Ciekły tlen

Ciekły tlen w zlewce
(c) Walter Baxter, CC BY-SA 2.0
Napełnianie ciekłym tlenem zbiornika przyszpitalnego

Ciekły tlen (LOX, LOx, Lox z ang. liquid oxygen) – pierwiastkowy tlen w stanie ciekłym. Ma bladoniebieski kolor i silne właściwości paramagnetyczne. Ciekły tlen ma gęstość 1,141 g/cm³, a jego temperatura wrzenia O
2 wynosi −183 °C (90 K) pod normalnym ciśnieniem. Zwykle jest przechowywany w naczyniach kriogenicznych pod ciśnieniem atmosferycznym lub niewielkim nadciśnieniem. Ciekły tlen ma wiele zastosowań przemysłowych i medycznych. Ciekły tlen jest otrzymywany (obok ciekłego azotu) przez destylację frakcyjną skroplonego powietrza.

Tlen w postaci ciekłej jest w wielu przypadkach wygodną formą przechowywania i transportu tlenu, jest powszechnie stosowany jako utleniacz paliwa rakietowego na statkach kosmicznych, zazwyczaj w połączeniu z ciekłym wodorem lub naftą. Był używany w pierwszych rakietach V2, Redstone, R-7, Atlas, a także w rakietach Saturn IB i Saturn V. Zastosowanie ciekłego tlenu pozwala na uzyskanie jednej z najmniejszych mas utleniacza przez co silnik rakietowy uzyskuje duży impuls właściwy. Ponadto LOx jest często stosowany w przemyśle petrochemicznym, a w przeszłości także do produkcji materiałów wybuchowych (obecnie wycofany ze względu na dużą liczbę wypadków).

Ciekły azot ma niższą temperaturę wrzenia (−196 °C, 77 K) od ciekłego tlenu, w wyniku czego na naczyniu z ciekłym azotem może skraplać się tlen z powietrza, prowadząc do ryzyka gwałtownej reakcji tlenu z substancjami organicznymi. Wysokie stężenie ciekłego tlenu może także występować pod koniec odparowania ciekłego azotu z otwartego naczynia.

Budowa

Silny paramagnetyzm tlenu wskazuje, że jego dwuatomowe cząsteczki mają moment magnetyczny, w stanie stałym substancja taka może zmieniać się z paramagnetyka na ferromagnetyk, ale tlen nie ulega tej przemianie. W 1924 r. Gilbert N. Lewis zaproponował wyjaśnienie braku tego przejścia a co za tym idzie temperatury Curie w prawie Curie-Weissa dla tlenu czteroatomową strukturą jego cząsteczek w stanie ciekłym[1]. Obecnie wydaje się, że Lewis miał częściowo rację. Symulacje komputerowe wykazują brak obecności stabilnej cząsteczki O
4 w ciekłym tlenie, jednak cząsteczki dwuatomowe mają skłonność do asocjacji w pary o przeciwnych spinach, które tylko na chwilę stają się czteroatomowymi molekułami[2].

Historia

Ciekły tlen po raz pierwszy otrzymali profesorowie Uniwersytetu Jagiellońskiego, Zygmunt Wróblewski i Karol Olszewski, 5 kwietnia 1883 roku. Wcześniej, w 1877, mgłę skroplonego tlenu zaobserwowali niezależnie Szwajcar Raoul Pictet[3] i Francuz Louis-Paul Cailletet[4].

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ Gilbert N. Lewis, The Magnetism of Oxygen and the Molecule O4, „Journal of the American Chemical Society”, 46 (9), 1924, s. 2027–2032, DOI: 10.1021/ja01674a008 (ang.).
  2. ↑ Tatsuki Oda, Alfredo Pasquarello, Noncollinear magnetism in liquid oxygen: A first-principles molecular dynamics study, „Physical Review B”, 70 (13), art. nr 134402, 2004, DOI: 10.1103/PhysRevB.70.134402 (ang.).
  3. ↑ Thomas O’Conor Sloane, Liquid Air and the Liquefaction of Gases, New York: Norman W. Henley, 1920, s. 157–164 (ang.).
  4. ↑ L. Cailletet, The liquefaction of oxygen, „Science”, 6 (128), 1885, s. 51–52, DOI: 10.1126/science.ns-6.128.51, PMID: 17806947 (ang.).

Media użyte na tej stronie

Liquid oxygen in a beaker 4.jpg
U.S. Air Force Staff Sgt. Dustin Volpi tests liquid oxygen for purity at Eielson Air Force Base, Alaska. Quality liquid oxygen is used to provide oxygen to pilots and aircrews at altitudes above 10,000 feet.
Topping up the liquid oxygen tanks at the Borders General Hospital - geograph.org.uk - 868858.jpg
(c) Walter Baxter, CC BY-SA 2.0
Topping up the liquid oxygen tanks at the Borders General Hospital