Co to jest ciekły tlen: informacje ogólne

Tlen jest najbardziej powszechnym elementem na naszej planecie. Występuje w wodzie, skorupie ziemskiej, powietrzu i organizmach żywych istot, aktywnie uczestnicząc w wielu procesach metabolicznych. W naturze zwykle występuje jako gaz, aw przemyśle często jest wykorzystywany jako ciecz. Jak zachowuje się ciekły tlen? Jakie ma właściwości i gdzie jest używany?

Tlen gazowy

Tlen jest jednym z najważniejszych elementów na planecie. Uczestniczy w procesie oddychania, w metabolizmie organizmów żywych, a także w obiegu substancji w biosferze. Ponadto przyczynia się do rozkładu i rozkładu organicznych pozostałości.

W normalnych warunkach jest to bezbarwny gaz, który nie ma smaku ani zapachu. Jest cięższy od powietrza i trudny do rozpuszczenia w wodzie. Pod względem chemicznym jest bardzo aktywny i może tworzyć związki z niemal wszystkimi pierwiastkami.

W stanie wolnym w postaci cząsteczek O2 składających się z dwóch atomów tlenu, znajduje się w atmosferze. Ze względu na tę strukturę, element nazywany jest również "tlenem", ale może istnieć w innych odmianach. W pewnych warunkach jego atomy mogą tworzyć "trójtlen" z cząsteczką O3 _, która jest niebieskim gazem ozonowym o specyficznym zapachu.

W atmosferze zawartość tlenu wynosi około 21% wagowych, w skorupie ziemskiej, jego udział jest znacznie wyższy i wynosi około 47% wagowych. Element stanowi część ponad półtora tysiąca różnych skał i minerałów, z których większość stanowią krzemiany. Jest obecny w postaci związków. W wodzie jego zawartość sięga 85% i nie jest to zaskakujące, ponieważ atomy tlenu i woda tworzą się razem z pierwiastkiem wodoru.

Ciekły tlen

Podobnie jak inne substancje, tlen może znajdować się w różnych stanach skupienia. Aby zamienić gaz w ciało stałe lub ciecz, należy go mocno schłodzić. Przy ciśnieniu 51 atmosfer staje się ciekły już w temperaturze -119 ° C. Przy normalnym ciśnieniu transformacja zachodzi tylko przy -183 ° C. Chłodzenie do temperatury -220 ° C, twardnieje, tworząc jasnoniebieskie kryształy w kształcie śniegu.

W stanie ciekłym tlen jest zabarwiony na niebiesko i poprawia niektóre właściwości substancji gazowej. Zachowuje się więc agresywniej w reakcjach chemicznych, a także staje się silnym paramagnetykiem i może przyciągać go magnes.

Wrzeszcza tylko w temperaturze -183 ° C i topi się w temperaturze +219 ° C. Ze względu na swoją odporność na tak niskie temperatury ciekły tlen ma właściwości kriogeniczne i może być stosowany jako czynnik chłodniczy. W normalnych warunkach szybko odparowuje, zamieniając się w gaz. Jednocześnie intensywnie pochłania ciepło i chłodzi otaczające powietrze, dlatego obok niego pojawia się aureola mgły. Podczas parowania ilość tlenu wzrasta kilkaset razy. Tak więc 1 cm ³ płynu tworzy prawie 800 cm ³ gazu.

Właściwości chemiczne

Tlen gazowy jest utleniaczem. Sam w sobie jest niepalny, ale dobrze wspiera proces spalania, a przy znacznej koncentracji i wysokiej temperaturze jest wybuchowy.

W przypadku substancji czynnych (na przykład metali alkalicznych) może on reagować nawet w temperaturze pokojowej i w zwykłym stężeniu w powietrzu, tworząc z nimi tlenki. Wynik jest wyraźnie widoczny na wielu metalach, na których przejawia się w postaci korozji.

Ciekły tlen również ma silne właściwości utleniające. Wiele z przemoczonych w nim substancji jest łatwopalnych i pali się wraz z wydzielaniem energii i ciepła. Bawełna, papier, drewno, węgiel i niektóre inne materiały mogą eksplodować.

Pierwsze

Najczęstszym i łatwym do zdobycia źródłem tlenu jest powietrze. Ponadto jest niewyczerpana i obecna jest wszędzie w naszym życiu. Aby uzyskać niezbędne substancje, należy je upłynnić, a następnie podzielić na ciekły azot i tlen.

Innym sposobem na uzyskanie cieczy jest skroplenie go z gazu. Aby to zrobić, wystarczy opuścić miedzianą cewkę do pojemnika z ciekłym azotem, a następnie przepuścić gazowy tlen przez cewkę. Temperatura azotu jest niższa niż temperatura tlenu, dlatego przechodząc przez rurę miedzianą, gaz skrapla się i staje się ciekły. W tym przypadku na powierzchni cewki tworzy się niewielka warstwa śniegu.

Aplikacja

Zdolność ciekłego tlenu do utleniania innych substancji i poprawiania spalania jest ceniona w wielu obszarach produkcji. Pod koniec XIX i na początku XX wieku zbudowano z niej materiały wybuchowe Oquiliquite, które wykorzystywano w przemyśle wydobywczym do podkopywania skał, a także jako broń w czasie II wojny światowej.

Dziś jest coraz częściej stosowany w medycynie, farmacji, hutnictwie, przemyśle szklarskim, chemicznym, papierniczym i innych rodzajach przemysłu. Wytwarza różne użyteczne związki, takie jak tlenek tytanu, który bierze udział w produkcji farb i lakierów, papieru i tworzyw sztucznych. W produkcji szkła potrzebne jest utrzymanie ciepła w piecach, a także zmniejszenie ilości tlenku azotu przedostającego się do atmosfery. W lotnictwie kosmicznym ciekły tlen jest jednym ze składników paliwa rakietowego, w którym jest stosowany jako czynnik utleniający, a wodór lub nafta działa jak samo paliwo.

Również w medycynie i farmacji nie jest bez niego. Ciekły tlen jest składnikiem bioreaktorów i jest również stosowany jako dodatek do enzymów. W medycynie konieczne jest znieczulenie, przygotowanie kąpieli tlenowych i koktajli, leczenie lub złagodzenie stanu podczas zatrucia, astmy i innych dolegliwości. Tutaj najczęściej nie jest używany bezpośrednio jako ciecz, ale jako źródło gazowego tlenu.

Przechowywanie i środki ostrożności

Ciekły tlen nie zapala się i nie eksploduje samoczynnie, nie jest toksyczny dla ludzi i nie jest szkodliwy dla środowiska. Jednak aktywna reakcja w procesach chemicznych, a także efekt kriogeniczny sprawiają, że nie jest to całkowicie bezpieczna substancja.

Podczas pracy z nim należy trzymać z dala od środków smarujących, łatwopalnych i łatwopalnych, a także zawsze używać rękawic i odzieży. Bardzo niska temperatura tlenu może łatwo uszkodzić skórę i może prowadzić do odmrożeń, obrażeń i śmierci żywych komórek. Jeśli płyn pokrywa dużą część ciała, może to nawet być śmiertelne.

Naczynia Dewara ze statkami technicznymi i medycznymi, zawierające ciekły tlen, wykonane głównie ze stali lub aluminium. Są to cylindryczne pojemniki z podwójnymi ścianami, pomiędzy ścianami których znajduje się wnęka próżniowa, a także materiały termoizolacyjne. Działają na zasadzie termosu, dobrze utrzymując płyn w środku.