Flytende oksygen
Flytende oksygen, også forkortet til LOX, LOx eller Lox innen luftfarts-, romfarts-, ubåt- og gassindustrien (fra engelsk liquid oxygen), er en av aggregattilstandene til grunnstoffet oksygen.
| Flytende oksygen | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Systematisk (IUPAC) navn | |||
| Flytende oksygen | |||
| Andre navn | |||
| LOX, LOx, Lox | |||
| Kjemiske egenskaper | |||
| Formel | O2 | ||
| Molar masse | 32,00 g/mol | ||
| Utseende | Svak blålig væske | ||
| Tetthet | 1141 kg/m3 | ||
| Smeltepunkt | −222,65 °C | ||
| Kokepunkt | −182,96 °C | ||
Fysiske egenskaper rediger
Flytende oksygen har en svak blålig farge og er sterkt paramagnetisk, som vil si at det tiltrekkes av sterke magnetfelt og kan plasseres mellom polene på en kraftig hesteskomagnet.[1] Flytende oksygen har en tetthet på 1,141 g/cm3 (1,141 kg/L) og er kryogenisk med et frysepunkt på 50,5 K (−222,65 °C) og et kokepunkt på 90,19 K (−182,96 °C) ved 101,325 kPa (760 mmHg). Flytende oksygen har et ekspansjonsforhold på 1:861 ved standard atmosfæretrykk (100 kPa) og 20 °C,[2][3] og blir av den grunn brukt som en transporterbar oksygenkilde eller nødforsyning om bord på enkelte passasjer- og miilitærfly.
Materialer som kommer i kontakt med flytende oksygen har en sterk tendens til å bli svært sprø. Dette skyldes de kryogeniske egenskapene til flytende oksygen. Flytende oksygen er også et veldig sterkt oksidasjonsmiddel; organisk materiale vil brenne raskt og energisk i flytende oksygen. Noen materialer, slik som kullbriketter og svart karbon (kullpulver) osv., kan forårsake en uforutsigbar eksplosjon dersom de dyppes i flytende oksygen og det finnes antennelseskilder som for eksempel flammer eller gnister i nærheten eller ved påvirkning fra lette støt. Dette er også ofte tilfellet med petrokjemikalier, inkludert asfalt.
Tetraoksygen-molekylet (O4) ble beskrevet for første gang i 1924 av den amerikanske kjemikeren Gilbert N. Lewis, som mente at det forklarte hvorfor flytende oksygen ikke fulgte Curies lov.[4] Moderne datasimuleringer tyder på at O2-molekyler har en tendens til å binde seg i par med antiparallelle spinn og danne midlertidige O4-enheter, til tross for at det ikke finnes noen stabile O4-molekyler i flytende oksygen.[5]
Siden flytende nitrogen har et noe lavere kokepunkt (−196 °C) enn flytende oksygen (−183 °C), er det mer flyktig enn oksygen. Rør eller fartøy med flytende nitrogen kan kondensere oksygen i luften rundt til en brennbar, flytende tilstand: når mesteparten av nitrogenet har fordampet fra et slikt rør eller fartøy er det en viss fare for at det gjenværende flytende oksygenet kan reagere voldsomt med organisk materiale. I motsatt tilfelle kan flytende nitrogen eller flytende luft bli beriket med oksygen ved å la det stå i fri luft; atmosfærisk oksygen vil løse seg opp i det, mens nitrogenet fortrinnsvis fordamper i de første fraksjonene.
Bruk rediger
Flytende oksygen klassifiseres som en industrigass i næringslivet og det er mye brukt til industrielle og medisinske formål. Flytende oksygen fremstilles fra det naturlige oksygenet i luften ved fraksjonert destillasjon i et kryogenisk luftseparasjonsanlegg.
Det er vanlig å bruke flytende oksygen som et flytende, kryogenisk rakettdrivstoff, ofte i kombinasjon med flytende hydrogen eller parafin. Flytende oksygen er brukbart som rakettdrivstoff fordi det gir rakettmotorer en høy spesifikk impuls. Spesifikk impuls angir hvor stor impuls en vektenhet av drivstoffet kan produsere under gitte motorbetingelser, og det er dermed et mål på effektiviteten av rakettdrivstoff. Vanligvis ønsker man å oppnå en så høy spesifikk impuls som mulig. Flytende oksygen ble brukt i de aller første rakettene, slik som V2-missilet (under navnene A-Stoff og Sauerstoff), Redstone, R-7 Semjorka, Atlas-hjelperakettene og i oppstigningstrinnene til Saturn-rakettene. Det ble også brukt i noen av de første interkontinentale ballistiske missilene (ICBM) i verden. Nyere interkontinentale ballistiske missiler bruker ikke flytende oksygen på grunn av dets kryogeniske egenskaper og behovet for regelmessig og tidkrevende påfylling for å erstatte væske som har gått tapt til omgivelsene ved spontan koking. Denne prosessen gjør det vanskeligere å oppbevare og avfyre missiler raskt. Mange moderne raketter benytter flytende oksygen, blant andre hovedmotorene på de amerikanske romfergene som ble utviklet på 1970-tallet og ikke lenger er i bruk.
Flytende oksygen ble tidligere også mye brukt i produksjon av flytende luftsprengstoff (eng. oxyliquits; en eksplosiv blanding av flytende oksygen og organiske stoffer), men blir i dag sjeldent brukt på grunn av den store eksplosjonsfaren og mange alvorlige ulykker opp gjennom årene.
Historie rediger
- Michael Faraday hadde i løpet av 1845 klart å kondensere de fleste permanente gasser som var kjent på den tid. Seks gasser lot seg imidlertid ikke kondensere og var da kjent som «permanente gasser». Disse var oksygen, hydrogen, nitrogen, karbonmonoksid, metan og nitrogenmonoksid.[6]
- I 1877 lyktes Louis Paul Cailletet (1832–1913) i Frankrike og Raoul Pictet (1846–1929) i Sveits i å fremstille de første dråpene av flytende luft.
- Flytende oksygen i målbar mengde ble produsert for første gang 5. april 1883 av de polske professorene Zygmunt Wróblewski og Karol Olszewski ved det jagellonske universitet i Kraków.
Se også rediger
Referanser rediger
- ^ Principles of Chemistry: The Molecular Science. Cengage Learning. 21. januar 2009. s. 297–. ISBN 978-0-495-39079-4. Besøkt 3. april 2011.
- ^ Cryogenic Safety. chemistry.ohio-state.edu.
- ^ Characteristics Arkivert 18. februar 2012 hos Wayback Machine.. Lindecanada.com. Besøkt 22. juli 2012.
- ^ Lewis, Gilbert N. (1924). «The Magnetism of Oxygen and the Molecule O2». Journal of the American Chemical Society. 46 (9): 2027–2032. doi:10.1021/ja01674a008.
- ^ Oda, Tatsuki (2004). «Noncollinear magnetism in liquid oxygen: A first-principles molecular dynamics study». Physical Review B. 70 (134402): 1–19. Bibcode:2004PhRvB..70m4402O. doi:10.1103/PhysRevB.70.134402.
- ^ Cryogenics. Scienceclarified.com. Besøkt 22. juli 2012.