Ciekły tlen

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
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 O2 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[edytuj]

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 O4 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[edytuj]

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[edytuj]

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, DOI10.1021/ja01674a008, ISSN 0002-7863.
  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, DOI10.1103/PhysRevB.70.134402.
  3. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Thomas O'Conor Sloane: Liquid Air and the Liquefaction of Gases. New York: Norman W. Henley, 1920, s. 157–164.
  4. L. Cailletet. The liquefaction of oxygen. „Science”. 6 (128), s. 51-52, 1885. DOI: 10.1126/science.ns-6.128.51. PMID: 17806947.