Kapalný kyslík

Kapalný kyslík (světle modrá kapalina) v kádince
Při nalévání kapalného kyslíku na magnet se kyslík rozptyluje na pólech magnetu, jelikož je paramagnetický.

Kapalný kyslík, je kyslík (O2) v kapalném skupenství. Byl použit jako oxidační činidlo v prvních raketách na kapalné palivo, které roku 1926 sestrojil Robert Goddard,[1] přičemž toto využití přetrvává.

Fyzikální vlastnosti

Kapalný kyslík je světle modrý a silně paramagnetický: lze jej rozptýlit kolem pólů silného podkovovitého magnetu.[2]

Hustota kapalného kyslíku je 1141 kg/m3, vyšší než u kapalné vody; teplota tuhnutí činí -218,79 °C (54,36 K) a teplota varu za tlaku 100 kPa je -162,96 °C (90,19 K). Expanzní poměr má hodnotu 1:861[3][4] a z tohoto důvodu se používá k přepravě dýchatelného kyslíku v některých letadlech.

Materiály zmrazené kapalným kyslíkem se stávají značně křehkými. Kapalný kyslík je též silným oxidačním činidlem: organické látky po styku s ním prudce hoří; například uhelné brikety, asfalt, nebo uhlíková čerň mohou po přiblížení zdrojů zapálení, jako jsou plameny či jiskry, vybouchnout.[5]

V roce 1924 předpověděl Gilbert Newton Lewis existenci tetrakyslíku (O4), čímž se snažil vysvětlit, proč kapalný kyslík nevyhovuje Curieovu zákonu.[6] Počítačové simulace naznačují, že se v kapalném kyslíku nenachází žádné stálé molekuly O4, ale molekuly O2 vytváří shluky dvou molekul s opačnými spiny, které lze považovat za přechodně vytvořený O4.[7]

Kapalný dusík má teplotu varu −196 °C (77 K), tedy nižší než kyslík (−183 °C, 90 K), a může tak kondenzovat kyslík ze vzduchu: po odpaření většiny dusíku z nádoby je zbývající kapalný kyslík schopen prudce reagovat s organickými látkami. Obdobně je kapalný dusík nebo kapalný vzduch při stání na vzduchu obohacován o kyslík; přednostně se odpařuje dusík a kyslík se ve zabývajícím kapalném dusíku rozpouští.

Povrchové napětí kapalného kyslíku je za teploty varu při normálním tlaku 13,2 mN/m.[8]

Výroba a použití

Technik Letectva Spojených států amerických přelévá kapalný kyslík do letadla Lockheed Martin C-130J Super Hercules.

Kapalný kyslík se vyrábí frakční destilací vzduchu. Slouží jako oxidační činidlo a jako zdroj plynného kyslíku v lékařství a letectví.[9][10]

V raketových pohonech

Nádoba s kapalným kyslíkem v Kennedyho vesmírném středisku

Kapalný kyslík je, často ve spojení s kapalným vodíkem, petrolejem, nebo methanem, nejvíce používaným oxidačním činidlem v raketových motorech,.[11][12]

Kapalný kyslík použil Robert Goddard ve svých prvních raketách na kapalná paliva.

Ostatní

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Liquid oxygen na anglické Wikipedii.

  1. ↑ First liquid-fueled rocket [online]. [cit. 2019-03-16]. Dostupné online. 
  2. ↑ John W. Moore; Conrad L. Stanitski; Peter C. Jurs. Principles of Chemistry: The Molecular Science. [s.l.]: Cengage Learning, 2009-01-21. ISBN 978-0-495-39079-4. S. 297. 
  3. ↑ Cryogenic Safety. chemistry.ohio-state.edu.
  4. ↑ CharacteristicsArchivováno 18. 2. 2012 na Wayback Machine.. Lindecanada.com
  5. ↑ Liquid Oxygen Receipt, Handling, Storage and Disposal [online]. Dostupné online. 
  6. ↑ Gilbert N. Lewis. The Magnetism of Oxygen and the Molecule O2. Journal of the American Chemical Society. 1924, s. 2027–2032. DOI 10.1021/ja01674a008. 
  7. ↑ Tatsuki Oda; Alfredo Pasquarello. Noncollinear magnetism in liquid oxygen: A first-principles molecular dynamics study. Physical Review B. 2004, s. 1–19. Dostupné online. DOI 10.1103/PhysRevB.70.134402. Bibcode 2004PhRvB..70m4402O. 
  8. ↑ J. M. Jurns and J. W. Hartwig (2011) Liquid Oxygen Liquid Acquisition Device Bubble Point Tests With High Pressure LOX at Elevated Temperatures, p. 4
  9. ↑ Arnold, Mark. 1U.S. Army Oxygen Generation System Development. RTO-MP-HFM-182. dtic.mil
  10. ↑ K. D. Timmerhaus. Advances in Cryogenic Engineering: Proceedings of the 1957 Cryogenic Engineering Conference, National Bureau of Standards Boulder, Colorado, August 19–21, 1957. [s.l.]: Springer Science & Business Media, 2013-03-08. ISBN 978-1-4684-3105-6. S. 150. 
  11. ↑ Alejandro G. Belluscio. SpaceX advances drive for Mars rocket via Raptor power. [s.l.]: [s.n.], 2013-03-07. Dostupné online. 
  12. ↑ Musk goes for methane-burning reusable rockets as step to colonise Mars. FlightGlobal Hyperbola [online]. 2012-11-20 [cit. 2012-11-22]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2012-11-28. 
  13. ↑ Cryogenics. Scienceclarified.com

Související články

Chladiva
CFC a další halogenderiváty
R-10 (tetrachlormethan) • R-11 (trichlorfluormethan) • R-12 (dichlordifluormethan) • R-12B1 (bromchlordifluormethan) • R-12B2 (dibromdifluormethan) • R-13 (chlortrifluormethan) • R-13B1 (bromtrifluormethan) • R-14 (tetrafluormethan) • R-20 (trichlormethan (chloroform)) • R-21 (dichlorfluormethan) • R-22 (chlordifluormethan) • R-22B1 (bromdifluormethan) • R-23 (trifluormethan (fluoroform)) • R-30 (dichlormethan) • R-31 (chlorfluormethan) • R-32 (difluormethan) • R-40 (chlormethan) • R-41 (fluormethan) • R-125 (pentafluorethan) • R-130 (1,1,2,2-tetrachlorethan) • R-130a (1,1,1,2-tetrachlorethan) • R-134a (1,1,1,2-tetrafluorethan) • R-150 (1,2-dichlorethan) • R-160 (chlorethan) • R-218 (oktafluorpropan) • R-1120 (trichlorethylen)
Uhlovodíky
R-50 (methan) • R-170 (ethan) • R-290 (propan) • R-600 (butan) • R-600a (isobutan) • R-601 (pentan) • R-601a (isopentan) • R-1150 (ethen) • R-1270 (propen)
Ostatní látky
R-610 (diethylether) • R-611 (methylformiát) • R-630 (methylamin) • R-631 (ethylamin) • R-702 (vodík) • R-704 (helium) • R-717 (amoniak) • R-718 (voda) • R-720 (neon) • R-728 (dusík) • R-732 (kyslík) • R-740 (argon) • R-744 (oxid uhličitý) • R-744a (oxid dusný) • R-7640 (oxid siřičitý) • R-784 (krypton)