Kvapalný kyslík
Kvapalný kyslík je kvapalná forma kyslíka.
Fyzikálne vlastnosti
[upraviť | upraviť zdroj]Kvapalný kyslík má svetlo modrú farbu a je silne paramagnetický.[1] Jeho hustota je 1,141 g·cm⁻³. Je to kvapalina s bodom tuhnutia pri 50,5 K (−222,65 ℃) a bodom varu 90,19 K (−182,96 ℃) pri tlaku 101 325 kPa. Kvapalný kyslík má pri atmosférickom tlaku (100 kPa) a teplote 20 ℃ expanzný pomer 1:861),[2][3] a kvôli tomu sa používa aj ako prepravovateľná forma obyčajného kyslíka.
Kvôli svojim kryogenickým vlastnostiam môže kvapalný kyslík zmeniť materiály ktorých sa dotkne, na veľmi krehké. Kvapalný kyslík je tiež veľmi silné oxidačné činidlo: organické látky horia rýchlo a silno v kvapalnom kyslíku. Ďalej, ak sa namočia do kvapalného kyslíka, môžu niektoré materiály, ako uhlie, brikety, sadze atď., nepredvídateľne explodovať ak sú v dosahu zdrojov zapálenia, ako sú plamene, iskry alebo ľahké údery. Petrochemikálie, vrátane asfaltu, často vykazujú takéto správanie.
Existenciu molekuly tetraoxygénu (O₄) prvýkrát predpovedal v roku 1924 Gilbert Newton Lewis, ktorý sa snažil vysvetliť, prečo kvapalný kyslík nepodlieha Curieho zákonu.[4]. Moderné počítačové simulácie ukazujú, že hoci v kvapalnom kyslíku nie sú stabilné molekuly O₄, molekuly O₂ majú tendenciu združovať sa v pároch s antiparalelnými spinmi a tvoriť prechodné jednotky O₄.[5].
Kvapalný dusík má nižší bod varu (−196 ℃, 77 K), než kvapalný kyslík (−183 ℃, 90 K)), a nádoby s kvapalným dusíkom môžu kondenzovať kyslík zo vzduchu: keď sa väčšina dusíka z takejto nádoby odparí je riziko, že zostávajúci kvapalný kyslík materiálu môže prudko reagovať s organickým materiálom. Naopak, kvapalný dusík alebo kvapalný vzduch môže byť obohatený kyslíkom, ak ho necháme v otvorenom priestore; atmosférický kyslík sa v ňom rozpustí, zatiaľ čo dusík sa odparí.
Použitie
[upraviť | upraviť zdroj]Kvapalný kyslík má široké použitie v priemysle aj v medicíne. Získava sa z kyslíka prirodzene obsiahnutého vo vzduchu, frakčnou destiláciou v kryogenickej továrni na oddeľovanie vzduchu.
Kvapalný kyslík je bežné tekuté okysličovadlo v raketových motoroch, zvyčajne v kombinácii s kvapalným vodíkom alebo kerozínom. Kvapalný kyslík je vhodný na takúto úlohu, pretože vytvára vysoký špecifický impulz. Bol použitý v prvých raketách, ako rakety V2 (pod názvom A-Stoff a Sauerstoff) a Redstone, R-7, rakety Atlas a rakety programu Apollo – Saturn. Kvapalný kyslík bol tiež použitý v niektorých prvých ICBM, hoci moderné ICBM nepoužívajú kvapalný kyslík, pretože jeho kryogénne vlastnosti a potreba pravidelného dopĺňania odparených strát sťažujú údržbu a možnosť rýchlo odpáliť raketu. Mnoho moderných rakiet používa kvapalný kyslík, vrátane motorov Vulcain na rakete Ariane 5, alebo motorov RL-68 a RL-10 na rakete Delta IV.
Tekutý kyslík sa tiež používal pri výrobe oxiliquitových výbušnín, ale dnes sa používa už zriedka, kvôli vysokej miere nehôd. Na Slovensku sa použival v 19. stor. napríklad v baniach v Hnilčíku. Tu sa vyrábal v zariadeniach na výrobu kvapalného vzduchu typu Heyland.[6]
História
[upraviť | upraviť zdroj]- V roku 1845 sa Michaelovi Faradayovi podarilo skvapalniť väčšinu vtedy známych plynov. Šesť plynov ale odolalo všetkým pokusom o skvapalnenie[7], a nazývali sa permanentné plyny. Boli to kyslík, vodík, dusík, oxid uhoľnatý, metán a oxid dusnatý.
- V roku 1877 Louis Paul Cailletet vo Francúzsku a Raoul Pictet vo Švajčiarsku vytvorili prvé malé množstvo tekutého kyslíka.
- Prvé významnejšie množstvo tekutého kyslíka pripravili Zygmunt Wróblewski a Karol Olszewski, na univerzite v Krakove 5. apríla 1885.
Referencie
[upraviť | upraviť zdroj]- ↑ Principles of Chemistry: The Molecular Science. [s.l.] : Cengage Learning. [Cit. 2011-04-03]. Dostupné online. ISBN 978-0-495-39079-4. S. 297–.
- ↑ Cryogenic Safety. chemistry.ohio-state.edu. (po anglicky)
- ↑ Characteristics Archivované 2012-02-18 na Wayback Machine. Lindecanada.com. Retrieved on 2012-07-22. (po anglicky)
- ↑ LEWIS, Gilbert N. Lewis. The Magnetism of Oxygen and the Molecule O2. Journal of the American Chemical Society, 1924, roč. 46, s. 2027 – 2032. DOI: 10.1021/ja01674a008. (po anglicky)
- ↑ ODA, Tatsuki, Alfredo Pasquarello Noncollinear magnetism in liquid oxygen: A first-principles molecular dynamics study. Physical Review B, 2004, roč. 70, s. 1 – 19. DOI: 10.1103/PhysRevB.70.134402. (po anglicky)
- ↑ http://spisskanovaves.korzar.sme.sk/c/6912255/v-baniach-v-hnilciku-pouzivali-unikatnu-vybusninu.html
- ↑ Cryogenics. Scienceclarified.com. Retrieved on 2012-07-22. (po anglicky)
Zdroj
[upraviť | upraviť zdroj]Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Liquid oxygen na anglickej Wikipédii.
