Υγρό οξυγόνο
Το υγρό οξυγόνο — συντετμημένα στα αγγλικά LOx, LOX ή Lox στις βιομηχανίες αεροδιαστημικής, υποβρυχίων και αερίων — είναι μία από τις μορφές του στοιχειακού οξυγόνου.
| Υγρό οξυγόνο | |
|---|---|
| Γενικά | |
| Όνομα IUPAC | Υγρό οξυγόνο |
| Άλλες ονομασίες | LOX, LOx, Lox |
| Χημικά αναγνωριστικά | |
| Φυσικές ιδιότητες | |
| Σημείο τήξης | 54,36 K (−361,82 °F; −222,65 °C) |
| Σημείο βρασμού | 90,19 K (−297,33 °F, −182,96 °C) |
| Πυκνότητα | 1,141 g·cm−3 |
| Εμφάνιση | αχνό γαλάζιο υγρό |
| Χημικές ιδιότητες | |
| Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa). | |
Φυσικές ιδιότητες Επεξεργασία
Το υγρό οξυγόνο έχει ένα αχνό γαλάζιο χρώμα και είναι έντονα παραμαγνητικό· μπορεί να αιωρηθεί μεταξύ των πόλων ενός ισχυρού πεταλοειδούς μαγνήτη.[1] Το υγρό οξυγόνο έχει πυκνότητα 1,141 g/cm3 (1,141 kg/L ή 1141 kg/m3) και είναι κρυογονικό με σημείο πήξης 54,36 K (−361,82 °F, −222,65 °C) και σημείο βρασμού 90,19 K (−297,33 °F, −182,96 °C) σε πίεση 101,325 kPa (760 mmHg). Το υγρό οξυγόνο έχει λόγο διαστολής 1:861 σε 1 atm (100kPa) και 20 °C (68 °F),[2][3] και λόγω αυτού χρησιμοποιείται σε μερικά εμπορικά και στρατιωτικά αεροσκάφη ως μεταφερόμενη πηγή αναπνευστικού οξυγόνου.
Λόγω της κρυογονικής φύσης του, το υγρό οξυγόνο μπορεί να κάνει τα υλικά με τα οποία έρχεται σε επαφή πολύ εύθρυπτα. Το υγρό οξυγόνο είναι επίσης πολύ ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας: τα οργανικά υλικά θα καούν γρήγορα και ζωηρά σε υγρό οξυγόνο. Παραπέρα, αν εμβαπτιστούν σε υγρό οξυγόνο, κάποια υλικά όπως ανθρακόπλινθοι (μπρικέτες), αιθάλη, κλπ., μπορούν να εκτονωθούν απρόβλεπτα από πηγές ανάφλεξης όπως φλόγες, σπινθήρες ή κρούση από ελαφριά κτυπήματα. Πετροχημικά, που περιλαμβάνουν άσφαλτο, επιδεικνύουν συχνά αυτήν τη συμπεριφορά.
Το μόριο τετραοξυγόνο (O4) προβλέφτηκε για πρώτη φορά το 1924 από τον Gilbert N. Lewis, που το πρότεινε για να εξηγήσει γιατί το υγρό οξυγόνο αψηφά το νόμο Κιρί.[4] Οι σύγχρονες προσομοιώσεις υπολογιστών δείχνουν ότι αν και δεν υπάρχουν σταθερά μόρια O4 σε υγρό οξυγόνο, μόρια O2 τείνουν να συνδυαστούν σε ζεύγη με αντιπαράλληλα σπιν, σχηματίζοντας παροδικές μονάδες O4.[5]
Το υγρό άζωτο έχει χαμηλότερο σημείο ζέσης −196 °C (77 K) από του οξυγόνου −183 °C (90 K) και δοχεία που περιέχουν υγρό άζωτο μπορούν να συμπυκνώσουν οξυγόνο από τον αέρα: όταν το περισσότερο άζωτο έχει εξατμιστεί από ένα τέτοιο δοχείο υπάρχει ο κίνδυνος το υγρό οξυγόνο που απέμεινε να μπορέσει να αντιδράσει βίαια με οργανικό υλικό. Αντίθετα, το υγρό άζωτο ή ο υγροποιημένος αέρας μπορούν να εμπλουτιστούν σε οξυγόνο επιτρέποντας τα να παραμείνουν σε ανοικτό αέρα· το ατμοσφαιρικό οξυγόνο διαλύεται σε αυτά, ενώ το άζωτο εξατμίζεται κατά προτίμηση.
Χρήσεις Επεξεργασία
Στο εμπόριο, το υγρό οξυγόνο ταξινομείται ως βιομηχανικό αέριο και χρησιμοποιείται πλατιά για βιομηχανικούς και ιατρικούς σκοπούς. Το υγρό οξυγόνο λαμβάνεται από το οξυγόνο που βρίσκεται φυσιολογικά στον αέρα με κλασματική απόσταξη σε μια εγκατάσταση κρυογονικού διαχωρισμού αέρα.
Το υγρό οξυγόνο είναι ένα συνηθισμένο υγρό κρυογονικό οξειδωτικό μέσο για εφαρμογές προώθησης διαστημοπλοίων, συνήθως σε συνδυασμό με υγρό υδρογόνο, κηροζίνη ή υγρό μεθάνιο.[6][7] Το υγρό οξυγόνο είναι χρήσιμο σε αυτόν τον ρόλο επειδή δημιουργεί μια υψηλή ειδική ώση.[εκκρεμεί παραπομπή] Χρησιμοποιήθηκε στις πρώτες εφαρμογές πυραύλων όπως ο πύραυλος V2 (με το όνομα A-Stoff και Sauerstoff) και στους πυραύλους Redstone, R-7 Semyorka, Atlas καθώς και στα στάδια ανόδου των πυραύλων Κρόνος. Το υγρό οξυγόνο χρησιμοποιήθηκε επίσης σε κάποιους πρώιμους διηπειρωτικούς βαλλιστικούς πυραύλους (ICBMs), αν και πιο σύγχρονα ICBMs δεν χρησιμοποιούν υγρό οξυγόνο λόγω των κρυογονικών ιδιοτήτων του και η ανάγκη για τακτική αναπλήρωση της εξάτμισης δυσκολεύουν τη συντήρηση και τη γρήγορη εκτόξευση. Πολλοί σύγχρονοι πύραυλοι χρησιμοποιούν υγρό οξυγόνο, συμπεριλαμβανομένων των κυρίων μηχανών στο τώρα αποσυρμένο διαστημικό λεωφορείο.
Το υγρό οξυγόνο είχε επίσης εκτεταμένη χρήση στη δημιουργία εκρηκτικών υγρού αέρα, αλλά χρησιμοποιείται σπάνια τώρα λόγω του υψηλού ποσοστού ατυχημάτων.[εκκρεμεί παραπομπή]
Χρησιμοποιείται επίσης στην διεργασία ενεργής ιλύος στην επεξεργασία απόβλητων νερού για να κρατά ένα υψηλό επίπεδο μικροοργανισμών.[εκκρεμεί παραπομπή]
Ιστορικό Επεξεργασία
- Το 1845, ο Μάικλ Φαραντέι είχε κατορθώσει να υγροποιήσει τα περισσότερα τότε γνωστά αέρια. Έξι αέρια, όμως, αντιστεκόντουσαν σε κάθε προσπάθεια υγροποίησης [8] και ήταν γνωστά τότε ως "μόνιμα αέρια". Ήταν τα οξυγόνο, υδρογόνο, άζωτο, μονοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο και μονοξείδιο του αζώτου.
- Το 1877, ο Louis Paul Cailletet στη Γαλλία και ο Raoul Pictet στην Ελβετία πέτυχαν την παραγωγή των πρώτων σταγόνων υγρού αέρα.
- Η πρώτη μετρήσιμη ποσότητα υγρού οξυγόνου παρήχθη από τους Πολωνούς καθηγητές Ζίγκμουντ Βρομπλέβσκι και Κάρολ Ολσέβσκι (του Πανεπιστημίου Jagiellonian στην Κρακοβία) στις 5 Απριλίου 1883.
Παραπομπές Επεξεργασία
- ↑ John W. Moore· Conrad L. Stanitski· Peter C. Jurs (21 Ιανουαρίου 2009). Principles of Chemistry: The Molecular Science. Cengage Learning. σελίδες 297–. ISBN 978-0-495-39079-4. Ανακτήθηκε στις 3 Απριλίου 2011.
- ↑ Cryogenic Safety. chemistry.ohio-state.edu.
- ↑ Characteristics Αρχειοθετήθηκε 2012-02-18 στο Wayback Machine.. Lindecanada.com. Retrieved on 2012-07-22.
- ↑ Lewis, Gilbert N. (1924). «The Magnetism of Oxygen and the Molecule O2». Journal of the American Chemical Society 46 (9): 2027–2032. doi:.
- ↑ Oda, Tatsuki; Alfredo Pasquarello (2004). «Noncollinear magnetism in liquid oxygen: A first-principles molecular dynamics study». Physical Review B 70 (134402): 1–19. doi:. Bibcode: 2004PhRvB..70m4402O.
- ↑ Todd, David (November 20, 2012). «Musk goes for methane-burning reusable rockets as step to colonise Mars». FlightGlobal Hyperbola. http://www.flightglobal.com/blogs/hyperbola/2012/11/musk-goes-for-methane-burning.html. Ανακτήθηκε στις November 22, 2012. «"We are going to do methane." Musk announced as he described his future plans for reusable launch vehicles including those designed to take astronauts to Mars within 15 years, "The energy cost of methane is the lowest and it has a slight Isp (Specific Impulse) advantage over Kerosene" said Musk adding, "And it does not have the pain in the ass factor that hydrogen has". ... "SpaceX's initial plan will be to build a lox/methane rocket for a future upper stage codenamed Raptor. ... The new Raptor upper stage engine is likely to be only the first engine in a series of lox/methane engines. ... ".»
- ↑ Belluscio, Alejandro G. (March 7, 2014). «SpaceX advances drive for Mars rocket via Raptor power». NASAspaceflight.com. http://www.nasaspaceflight.com/2014/03/spacex-advances-drive-mars-rocket-raptor-power/. Ανακτήθηκε στις March 13, 2014.
- ↑ Cryogenics. Scienceclarified.com. Retrieved on 2012-07-22.