Kaj je tekoči kisik: splošne informacije

Kisik je najpogostejši element na planetu. Prisotna je v vodi, zemeljski skorji, zraku in organizmih živih bitij, aktivno sodeluje v številnih presnovnih procesih. V naravi običajno obstaja kot plin, v industriji pa se pogosto uporablja kot tekočina. Kako se obnaša tekoči kisik? Katere lastnosti ima in kje se uporablja?

Plin s kisikom

Kisik je eden najpomembnejših elementov na planetu. Sodeluje v procesu dihanja, v metabolizmu živih organizmov in v kroženju snovi v biosferi. Poleg tega prispeva k razpadanju in razgradnji organskih ostankov.

V normalnih pogojih je brezbarven plin, ki nima okusa ali vonja. Težje je od zraka in se težko raztopi v vodi. V kemičnem smislu je zelo aktivna in je sposobna tvoriti spojine s skoraj vsemi elementi.

V prostem stanju v obliki O ₂ molekul, sestavljenih iz dveh atomov kisika, je v atmosferi. Zaradi te strukture se element imenuje tudi "kisik", lahko pa obstaja tudi v drugih variacijah. Pod določenimi pogoji lahko njegovi atomi tvorijo "trikisik" z molekulami O _3, ki so modri plini ozona s specifičnim vonjem.

V atmosferi je vsebnost kisika okoli 21 mas.%, V zemeljski skorji pa je njen delež veliko večji in je okoli 47 mas.%. Element je del več kot ene in pol tisoč različnih kamnin in mineralov, ki so večinoma silikati. Tam je prisoten v obliki spojin. V vodi njegova vsebnost doseže 85%, kar ni presenetljivo, ker kisikovi atomi tvorijo vodo skupaj z elementom vodik.

Tekoči kisik

Podobno kot druge snovi je lahko tudi kisik v različnih agregacijskih stanjih. Če želite plin pretvoriti v trdno snov ali tekočino, jo morate močno ohladiti. Pri tlaku 51 atmosferah postane tekočina že pri -119 ° C. Pri normalnem tlaku se transformacija zgodi le pri -183 ° C. Hladi se na temperaturo -220 ° C, strdi in oblikuje svetlo modre kristale, podobne snegu.

V tekočem stanju je kisik obarvan modro in izboljša nekatere lastnosti plinaste snovi. Torej se v kemijskih reakcijah obnaša bolj agresivno, postane tudi močan paramagneten in ga lahko privlači magnet.

Vre samo pri -183 ° C in se topi pri + 219 ° C. Zaradi svoje odpornosti na tako nizke temperature ima tekoči kisik kriogene lastnosti in se lahko uporablja kot hladivo. V normalnih pogojih hitro izhlapi in se spremeni v plin. Hkrati intenzivno absorbira toploto in hladi okoliški zrak, zato se ob njem pojavi halo megle. Med izhlapevanjem se prostornina kisika poveča več sto krat. Torej 1 cm3 tekočine tvori skoraj 800 cm3 plina.

Kemijske lastnosti

Plin s kisikom je oksidacijsko sredstvo. Samo po sebi je negorljiva, vendar dobro podpira proces zgorevanja in je pri precejšnji koncentraciji in visokih temperaturah eksplozivna.

Z aktivnimi snovmi (npr. Alkalijskimi kovinami) lahko reagira tudi pri sobni temperaturi in pri običajnih koncentracijah v zraku, s čimer tvorijo okside. Rezultat je jasno viden na številnih kovinah, na katerih se manifestira v obliki korozije.

Tekoči kisik ima tudi močne oksidacijske lastnosti. Mnoge snovi, ki so prepojene z njim, so vnetljive in gorijo s sproščanjem energije in toplote. Bombaž, papir, les, premog in nekateri drugi materiali lahko eksplodirajo.

Pridobivanje

Najpogostejši in najlažji vir kisika je zrak. Poleg tega je neizčrpen in je prisoten v našem življenju povsod. Da bi iz njega dobili potrebne snovi, je utekočinjen in nato razdeljen na tekoči dušik in kisik.

Drug način pridobivanja tekočine je kondenzacija iz plina. Za to je dovolj, da se bakrena tuljava spusti v posodo s tekočim dušikom in nato skozi tuljavo preide plin s kisikom. Temperatura dušika je nižja od temperature kisika, zato bo plin skozi bakreno cev kondenziran in postal tekoč. V tem primeru na površini tuljave nastane majhna plast snega.

Uporaba

Sposobnost tekočega kisika, da oksidira druge snovi in ​​izboljša izgorevanje, se vrednoti na mnogih področjih proizvodnje. Konec 19. - sredine 20. stoletja so iz njega izdelali Oquiliquite eksplozive, ki so bili uporabljeni v rudarski industriji za spodkopavanje kamnin in tudi kot orožje v drugi svetovni vojni.

Danes se bolj pogosto uporablja v medicini, farmaciji, metalurgiji, steklu, kemiji, papirju in drugih vrstah industrije. Proizvaja različne uporabne spojine, kot je titanov oksid, ki se ukvarja s proizvodnjo izdelkov za barve in lake, papirja in plastike. Pri izdelavi stekla je potrebno ohraniti toploto v pečeh in zmanjšati vnos dušikovega oksida v ozračje. V vesoljskem letalstvu je tekoči kisik ena od komponent raketnega goriva, kjer se uporablja kot oksidant, vodik ali kerozin pa deluje kot gorivo.

Tudi v medicini in farmaciji ni brez nje. Tekoči kisik je sestavni del bioreaktorjev in se uporablja tudi kot dodatek encimom. V medicini je potrebna za anestezijo, pripravo kisikovih kopeli in koktajlov, zdravljenje ali lajšanje stanja med zastrupitvijo, astmo in drugimi boleznimi. Tu se najpogosteje ne uporablja neposredno kot tekočina, temveč kot vir plinastega kisika.

Shranjevanje in previdnostni ukrepi

Tekoči kisik se ne vžge in ne eksplodira sam, ni strupen za ljudi in ni škodljiv za okolje. Vendar pa aktivna reakcija v kemijskih procesih, pa tudi kriogeni učinek, ne predstavlja popolnoma varne snovi.

Pri delu z njim morate hraniti stran maziva, vnetljivih in vnetljivih materialov ter vedno uporabljati rokavice in oblačila. Zelo nizka temperatura kisika lahko poškoduje kožo in lahko povzroči ozebline, poškodbe in smrt živih celic. Če tekočina pokriva velik del telesa, je lahko celo smrtna.

Tehnična in medicinska tekočina za shranjevanje kisika Dewar plovila, ki so izdelana predvsem iz jekla ali aluminija. To so cilindrični kontejnerji z dvojnimi stenami, med stenami katerih je vakuumska votlina, ter toplotnoizolacijski materiali. Delujejo na principu termos, dobro vodijo tekočino v notranjosti.