Tečni kiseonik

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Tečni kiseonik u hemijskom staklu .

Tečni kiseonik (LC, Zho 2, LOX [1] ) je pale blue tečnost koja pripada jak paramagnetici . To je jedno od četiri stanja agregacije kiseonika . Tečni kiseonik ima gustinu od 1,141 g/cm³ (na tački ključanja) i ima umerena kriogena svojstva sa tačkom smrzavanja od 50,5 K (−222,65 °C) i tačkom ključanja od 90,188 K (−182,96 °C).

Tečni kiseonik se aktivno koristi u svemirskoj i gasnoj industriji, tokom rada podmornica , i ima široku primenu u medicini . Obično se industrijska proizvodnja zasniva na frakcijskoj destilaciji zraka . Koeficijent ekspanzije kiseonika pri prelasku iz tekućeg agregatnog stanja u gasovito je 860: 1 na 20°C, što se ponekad koristi u sistemima snabdevanja kiseonikom za disanje u komercijalnim i vojnim avionima - kiseonik se skladišti u tečnom stanju u male zapremine i, ako je potrebno, isparava da bi se formirala velika zapremina gasa kiseonika.

Primanje

Glavni i praktično neiscrpni izvor dobijanja tečnog kiseonika je atmosferski vazduh: vazduh se ukapljuje, a zatim deli na kiseonik i azot .

Fizičke osobine

Zbog svoje vrlo niske temperature, tekući kisik može uzrokovati krhke materijale koji dolaze u kontakt s njim.

Gustoća tekućeg kiseonika značajno raste sa smanjenjem temperature - sa 1140 kg/m3 na 90 K do 1330 na 50 K. Ovo svojstvo se ponekad koristi u raketnoj i svemirskoj tehnologiji za povećanje punjenja raketnih rezervoara - bez promene veličine rezervoara. rezervoare, mogu se napuniti sa 10-15 % više prehlađenog tečnog kiseonika od kipućeg kiseonika. Ovo je prvi put korišteno na sovjetskim balističkim projektilima R-9.

Paramagnetna svojstva

Da bi objasnio odstupanje paramagnetnih svojstava tekućeg kiseonika od Curie-ovog zakona, američki fizikohemičar G. Lewis predložio je 1924. molekul tetraoksigena (O 4 ). [2] Danas se Lewisova teorija smatra samo djelomično tačnom: kompjuterske simulacije pokazuju da iako se stabilne molekule O 4 ne formiraju u tekućem kisiku [3] , molekule O 2 zapravo imaju tendenciju uparivanja s suprotnim spinovima , koji formiraju privremenu kombinaciju O 2 — O 2 [3] .

Hemijska svojstva

Tečni kiseonik je takođe veoma moćno oksidaciono sredstvo : organska materija brzo sagoreva u svom okruženju, oslobađajući veliku količinu toplote . Štaviše, neke od ovih supstanci, kada su zasićene tečnim kiseonikom, imaju tendenciju da nepredvidivo eksplodiraju. Ovo je često ponašanje naftnih derivata , uključujući i asfalt .

Aplikacija

Pogonska komponenta

Tečni kisik je široko rasprostranjena oksidirajuća komponenta raketnog goriva ; kerozin se obično koristi u kombinaciji s njim. Upotreba kiseonika je zbog visokog specifičnog impulsa koji se dobija pri upotrebi ovog oksidatora u raketnim motorima . Kiseonik je najjeftinija komponenta raketnog goriva koja se koristi. Prva primena je bio slučaj u nemačkom BR V-2 , a kasnije u američkim BR „ Redstoun “ i PHAtlas “, kao i na sovjetskoj ICBM R-7 . Tečni kisik se aktivno koristio u ranim ICBM-ima, ali u kasnijim uzorcima ovih projektila nije korišten zbog vrlo niske temperature i potrebe za redovnim punjenjem goriva kako bi se nadoknadilo ključanje oksidatora, što otežava brzo lansiranje. Mnogi moderni raketni motori koriste ZhK kao oksidant, na primjer RD-180 , RS-25 .

Pravljenje eksploziva

Tečni kisik se također aktivno koristio u proizvodnji Oksilikvit eksploziva , koji su porozni organski materijali impregnirani tekućim kisikom. Međutim, sada se izuzetno rijetko koristi zbog nestabilnosti svojstava i velikog broja nezgoda i nezgoda.

Skladištenje i transport

Materijali koji ne gube elastičnost na niskim temperaturama koriste se kao materijali za brtvljenje u sistemima sa tečnim kiseonikom: paronit , fluoroplastika , žareni bakar i aluminijum.

Skladištenje i transport velikih količina tečnog kiseonika vrši se u kontejnerima zapremine od nekoliko desetina do 1500 m³ od nerđajućeg čelika, opremljenim toplotnom izolacijom, kao iu Dewar posudama . Spoljno, zaštitno kućište toplotne izolacije može biti i od ugljeničnog čelika. Transportni rezervoari su takođe napravljeni od legure AMts. Upotreba vakuum-prah ili sito-vakum termoizolacije može smanjiti dnevni gubitak kipućeg kiseonika na nivo od 0,1-0,5% (u zavisnosti od veličine posude) i brzinu povećanja temperature prehlađenog - do 0,4-0,5 K dnevno.

Kiseonik koji ključa se transportuje otvorenim ventilom za ispuštanje gasa, a prehlađeni kiseonik zatvorenim ventilom, uz kontrolu pritiska najmanje 2 puta dnevno; kada pritisak poraste za više od 0,02 MPa (g), ventil se otvara.

Skladištenje sa tečnim azotom

Tečni dušik ima nižu tačku ključanja od 77 K (−196 °C) i uređaji koji sadrže tekući dušik mogu kondenzirati kisik iz zraka: kada većina dušika ispari iz takvog uređaja, postoji rizik da preostali tekući kisik može snažno reagiraju s organskim materijalima. S druge strane, tečni dušik ili tekući zrak može biti zasićen tekućim kisikom ako se posuda ostavi na otvorenom - atmosferski kisik će se u njoj otopiti , dok će dušik brže ispariti.

Sigurnosne mjere pri radu s tekućim kisikom

  1. Kiseonik nije otrovan, ali pri radu s njim potrebno je koristiti zaštitnu opremu za zaštitu od mogućih promrzlina: ljeti - pamučni kombinezoni, rukavice, kožne čizme, naočale; zimi - filcane čizme obložene kožom, tople rukavice, naočare.
  2. Kiseonik je veoma opasan za požar, pa čak i eksplozivan kada dođe u kontakt sa organskim materijama u prisustvu čak i malog toplotnog impulsa. Jedva tinjajući u vazduhu, toplotni centar bukti jarkim plamenom u atmosferi kiseonika. Poznate su tragične posljedice pušenja na mjestu nedavnog izlivanja tečnog kisika na tlo. Za paljenje materijala kao što su paronit, guma, pamučna tkanina, polietilen itd. u atmosferi kiseonika, dovoljno ih je zagrijati na 200-300°C. Čak i nasilna kompresija organskog materijala zasićenog kisikom (na primjer, kada teški predmet padne na asfalt natopljen tekućim kisikom) može uzrokovati požar i eksploziju. U kontaktu s uljima kisik može formirati aktivne endotermne peroksidne spojeve s nekim od svojih komponenti, čije nakupljanje može dovesti do eksplozije, stoga kontakt kisika s takvim tvarima u svakom slučaju, rad u nauljenoj odjeći, nauljenim rukama ili uređajima je neprihvatljivo. Na kraju rada, u kontaktu sa tečnim ili gasovitim kiseonikom, zabranjeno je prilaziti otvorenoj vatri, paliti cigaretu i sl. ranije od 20-30 minuta kasnije, jer se kiseonik dugo zadržava u naborima odjeću, kosu, što stvara opasnost od požara u prisustvu požara.
  3. Radove zavarivanja i popravke u rezervoarima i prostorijama u kojima se čuva tečni kiseonik treba izvoditi tek nakon dva do tri sata prozračivanja toplim vazduhom (70-80°C). Prije ulijevanja kisika u novi spremnik, potonji se odmasti.
  4. Prilikom pumpanja tečnog kiseonika, sistem se preliminarno „hladi“ uz nisku potrošnju proizvoda. Bez toga se u "vrućem" sistemu formira jak protok gasifikovanog kiseonika, koji u prisustvu oštrih zaokreta i padova pritiska na elementima sistema (ventili i sl.) može izazvati paljenje metala.

istorija

Bilješke (uredi)

  1. sa engleskog. Tečni kiseonik
  2. Gilbert N. Lewis . Magnetizam kisika i molekula O 4 // Journal of the American Chemical Society. - septembar 1924. - T. 46 , br. 9 . - S. 2027-2032 . - doi : 10.1021 / ja01674a008 .
  3. 1 2 Tatsuki Oda, Alfredo Pasquarello. Nekolinearni magnetizam u tekućem kisiku: studija molekularne dinamike prvih principa // Physical Review B. - Oktobar 2004. - V. 70 , br. 134402 . - S. 1-19 . - doi : 10.1103 / PhysRevB.70.134402 .

vidi takođe

Linkovi