Co je to kapalný kyslík: obecné informace

Kyslík je nejběžnějším prvkem planety. Je přítomen ve vodě, zemské kůře, vzduchu a v organismech živých bytostí, které se aktivně účastní mnoha metabolických procesů. V přírodě obvykle existuje jako plyn a v průmyslu se často používá jako kapalina. Jak se chová kapalný kyslík? Jaké vlastnosti má a kde se používá?

Kyslíkový plyn

Kyslík je jedním z nejdůležitějších prvků planety. Podílí se na procesu dýchání, v metabolismu živých organismů, stejně jako v oběhu látek v biosféře. Kromě toho přispívá k rozkladu a rozkladu organických zbytků.

Za normálních podmínek je to bezbarvý plyn bez chuti nebo zápachu. Je těžší než vzduch a těžko se rozpouští ve vodě. Z chemického hlediska je velmi aktivní a je schopen tvořit sloučeniny s téměř všemi prvky.

Ve volném stavu ve formě molekul O2, které se skládají ze dvou atomů kyslíku, je v atmosféře. Vzhledem k této struktuře se prvek také nazývá "kyslík", ale může existovat i v jiných variantách. Za určitých podmínek mohou jeho atomy tvořit "tri-kyslík" s molekulou O3 _, což je modrý ozónový plyn se specifickým zápachem.

V atmosféře je obsah kyslíku v zemské kůře asi 21% hmotnostních, její podíl je mnohem vyšší a je přibližně 47% hmotnostních. Prvek je součástí více než jednoho a půl tisíce různých hornin a minerálů, z nichž většina jsou křemičitany. Tam je přítomna ve formě sloučenin. Ve vodě jeho obsah dosahuje 85%, a to není překvapující, protože atomy kyslíku a tvoří vodu společně s prvkem vodíku.

Tekutý kyslík

Stejně jako ostatní látky může být kyslík v různých stavech agregace. Pro přepnutí plynu na pevný nebo kapalný, musí být silně chlazen. Při tlaku 51 atmosfér se tekutina stává již při -119 ° C. Při normálním tlaku dochází k transformaci pouze při -183 ° C. Chladí se na teplotu -220 ° C, zpevňuje a vytváří světle modré sněhové krystaly.

V kapalném stavu je kyslík modrý a zvyšuje některé vlastnosti plynné látky. Takže se chová agresivněji při chemických reakcích a také se stává silným paramagnetickým a může být přitahován magnetem.

Smaží pouze při -183 ° C a roztaví se při +219 ° C. Díky své odolnosti vůči tak nízkým teplotám má kapalný kyslík kryogenní vlastnosti a může být použit jako chladivo. Za normálních podmínek se rychle odpařuje a mění se na plyn. Současně intenzivně absorbuje teplo a ochlazuje okolní vzduch, což je důvod, proč se vedle něj objevuje halo mlhy. Během odpařování se objem kyslíku zvyšuje několikrát. Takže 1 cm3 kapaliny tvoří téměř 800 cm3 plynu.

Chemické vlastnosti

Kyslíkový plyn je oxidačním činidlem. Samo o sobě je nehořlavé, ale dobře podporuje proces spalování a při vysoké koncentraci a vysokých teplotách je výbušný.

S účinnými látkami (například alkalickými kovy) může reagovat i při pokojové teplotě a při běžných koncentracích ve vzduchu, čímž vytváří s nimi oxidy. Výsledek je jasně viditelný u mnoha kovů, na kterých se projevuje ve formě koroze.

Kapalný kyslík také má silné oxidační vlastnosti. Mnoho látek, které jsou v něm namočené, jsou hořlavé a hoří s uvolněním energie a tepla. Bavlna, papír, dřevo, uhlí a některé další materiály mohou explodovat.

Získání

Nejběžnějším a nejjednodušším zdrojem kyslíku je vzduch. Navíc je nevyčerpatelný a je přítomen v našich životech všude. K získání nezbytných látek z něj je zkapalněný a pak rozdělen na kapalný dusík a kyslík.

Dalším způsobem, jak získat kapalinu, je kondenzovat z plynu. Abyste to dosáhli, postačí měkkou cívku spouštět do kontejneru s tekutým dusíkem a pak projít plynným kyslíkem cívkou. Teplota dusíku je nižší než teplota kyslíku, proto prochází měděnou trubicí, plyny se kondenzují a stávají se kapalnými. V tomto případě se na povrchu cívky vytvoří malá vrstva sněhu.

Aplikace

Schopnost kapalného kyslíku oxidovat jiné látky a zvyšovat spalování je hodnocena v mnoha oblastech výroby. Na konci 19. - poloviny 20. století byly z ní vyrobeny jednolité výbušniny, které byly používány v těžebním průmyslu k oslabení skály a také jako zbraň ve druhé světové válce.

Dnes je častěji používán v medicíně, farmaceutice, metalurgii, sklářském, chemickém, papírenském a jiném průmyslu. Vyrábí různé užitečné sloučeniny, jako je oxid titanu, který se zabývá výrobou nátěrových hmot a laků, papíru a plastů. Při výrobě skla je třeba udržovat teplo v pecích a také snížit množství oxidu dusnatého, které vstupuje do atmosféry. V kosmickém letectví je kapalný kyslík jednou ze složek raketového paliva, kde se používá jako oxidační činidlo a vodík nebo kerosen působí jako samotné palivo.

Také v medicíně a léčiva není bez ní. Kapalný kyslík je součástí bioreaktorů a používá se také jako přísada enzymů. V medicíně je nutná anestezie, příprava kyslíkových lázní a koktejlů, léčba nebo zmírnění stavu při intoxikaci, astmatu a dalších onemocnění. Zde se nejčastěji nepoužívá přímo jako kapalina, ale jako zdroj plynného kyslíku.

Skladování a bezpečnostní opatření

Kapalný kyslík se nezapálí a nevybuchne sám, není toxický pro člověka a není škodlivý pro životní prostředí. Avšak aktivní reakce v chemických procesech, stejně jako kryogenní účinek, ji nevytvářejí jako zcela bezpečnou látku.

Při práci s ním je třeba držet pryč mazací, hořlavé a hořlavé materiály a vždy používejte rukavice a oblečení. Kyslík s velmi nízkou teplotou může snadno poškodit pokožku a může způsobit omrzliny, zranění a smrt živých buněk. Pokud tekutina pokrývá velkou část těla, může být dokonce smrtelná.

Technické a lékařské kapalné kyslíkové zásobníky Dewarové nádoby, které jsou vyrobeny převážně z oceli nebo hliníku. Jedná se o válcové kontejnery s dvojitými stěnami, mezi kterými jsou stěny vakuové dutiny, stejně jako tepelně izolační materiály. Pracují na principu termos, dobře udržují kapalinu uvnitř.