Flytende oksygen

Fysiske egenskaper

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. 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, 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. 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.
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

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.