Ciekły tlen

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 temperaturę wrzenia −183 °C (90 K) pod normalnym ciśnieniem. Zwykle jest przechowywany w naczyniach kriogenicznych pod ciśnieniem atmosferycznym lub niewielkim nadciśnieniem. Ciekły tlen jest otrzymywany (obok ciekłego azotu) przez destylację frakcyjną skroplonego powietrza.

Tlen w postaci ciekłej jest 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 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

↑ Gilbert N.G.N. Lewis Gilbert N.G.N., 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.).
↑ TatsukiT. Oda TatsukiT., AlfredoA. Pasquarello AlfredoA., 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.).
↑ Thomas O’ConorT.O.’C. Sloane Thomas O’ConorT.O.’C., Liquid Air and the Liquefaction of Gases, New York: Norman W. Henley, 1920, s. 157–164 (ang.).
↑ L.L. Cailletet L.L., The liquefaction of oxygen, „Science”, 6 (128), 1885, s. 51–52, DOI: 10.1126/science.ns-6.128.51, PMID: 17806947 (ang.).

[Lewis-1] Gilbert N.G.N. Lewis Gilbert N.G.N., 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.).

[Oda-2] TatsukiT. Oda TatsukiT., AlfredoA. Pasquarello AlfredoA., 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.).

[Sloane-3] Thomas O’ConorT.O.’C. Sloane Thomas O’ConorT.O.’C., Liquid Air and the Liquefaction of Gases, New York: Norman W. Henley, 1920, s. 157–164 (ang.).

[Cailletet-4] L.L. Cailletet L.L., The liquefaction of oxygen, „Science”, 6 (128), 1885, s. 51–52, DOI: 10.1126/science.ns-6.128.51, PMID: 17806947 (ang.).

[1]

[2]

[3]

[4]