Υγρό οξυγόνο

Το υγρό οξυγόνο — συντετμημένα στα αγγλικά LOx, LOX ή Lox στις βιομηχανίες αεροδιαστημικής, υποβρυχίων και αερίων — είναι μία από τις μορφές του στοιχειακού οξυγόνου.

Φυσικές ιδιότητες

Το υγρό οξυγόνο έχει ένα αχνό γαλάζιο χρώμα και είναι έντονα παραμαγνητικό· μπορεί να αιωρηθεί μεταξύ των πόλων ενός ισχυρού πεταλοειδούς μαγνήτη. Το υγρό οξυγόνο έχει πυκνότητα 1,141 g/cm3 (1,141 kg/L ή 1141 kg/m3) και είναι κρυογονικό με σημείο πήξης 54,36 K (−361,82  °F, −222,65 °C) και σημείο βρασμού 90,19 K (−297,33 °F, −182,96 °C) σε πίεση 101,325 kPa (760 mmHg). Το υγρό οξυγόνο έχει λόγο διαστολής 1:861 σε 1 atm (100kPa) και 20 °C (68 °F), και λόγω αυτού χρησιμοποιείται σε μερικά εμπορικά και στρατιωτικά αεροσκάφη ως μεταφερόμενη πηγή αναπνευστικού οξυγόνου.

Λόγω της κρυογονικής φύσης του, το υγρό οξυγόνο μπορεί να κάνει τα υλικά με τα οποία έρχεται σε επαφή πολύ εύθρυπτα. Το υγρό οξυγόνο είναι επίσης πολύ ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας: τα οργανικά υλικά θα καούν γρήγορα και ζωηρά σε υγρό οξυγόνο. Παραπέρα, αν εμβαπτιστούν σε υγρό οξυγόνο, κάποια υλικά όπως ανθρακόπλινθοι (μπρικέτες), αιθάλη, κλπ., μπορούν να εκτονωθούν απρόβλεπτα από πηγές ανάφλεξης όπως φλόγες, σπινθήρες ή κρούση από ελαφριά κτυπήματα. Πετροχημικά, που περιλαμβάνουν άσφαλτο, επιδεικνύουν συχνά αυτήν τη συμπεριφορά.

Το μόριο τετραοξυγόνο (O4) προβλέφτηκε για πρώτη φορά το 1924 από τον Gilbert N. Lewis, που το πρότεινε για να εξηγήσει γιατί το υγρό οξυγόνο αψηφά το νόμο Κιρί. Οι σύγχρονες προσομοιώσεις υπολογιστών δείχνουν ότι αν και δεν υπάρχουν σταθερά μόρια O4 σε υγρό οξυγόνο, μόρια O2 τείνουν να συνδυαστούν σε ζεύγη με αντιπαράλληλα σπιν, σχηματίζοντας παροδικές μονάδες O4. 

Το υγρό άζωτο έχει χαμηλότερο σημείο ζέσης −196 °C (77 K) από του οξυγόνου −183 °C (90 K) και δοχεία που περιέχουν υγρό άζωτο μπορούν να συμπυκνώσουν οξυγόνο από τον αέρα: όταν το περισσότερο άζωτο έχει εξατμιστεί από ένα τέτοιο δοχείο υπάρχει ο κίνδυνος το υγρό οξυγόνο που απέμεινε να μπορέσει να αντιδράσει βίαια με οργανικό υλικό. Αντίθετα, το υγρό άζωτο ή ο υγροποιημένος αέρας μπορούν να εμπλουτιστούν σε οξυγόνο επιτρέποντας τα να παραμείνουν σε ανοικτό αέρα· το ατμοσφαιρικό οξυγόνο διαλύεται σε αυτά, ενώ το άζωτο εξατμίζεται κατά προτίμηση.

Χρήσεις
Στο εμπόριο, το υγρό οξυγόνο ταξινομείται ως βιομηχανικό αέριο και χρησιμοποιείται πλατιά για βιομηχανικούς και ιατρικούς σκοπούς. Το υγρό οξυγόνο λαμβάνεται από το οξυγόνο που βρίσκεται φυσιολογικά στον αέρα με κλασματική απόσταξη σε μια εγκατάσταση κρυογονικού διαχωρισμού αέρα.

Το υγρό οξυγόνο είναι ένα συνηθισμένο υγρό κρυογονικό οξειδωτικό μέσο για εφαρμογές προώθησης διαστημοπλοίων, συνήθως σε συνδυασμό με υγρό υδρογόνο, κηροζίνη ή υγρό μεθάνιο.  
Το υγρό οξυγόνο είναι χρήσιμο σε αυτόν τον ρόλο επειδή δημιουργεί μια υψηλή ειδική ώση. Χρησιμοποιήθηκε στις πρώτες εφαρμογές πυραύλων όπως ο πύραυλος V2 (με το όνομα A-Stoff και Sauerstoff) και στους πυραύλους Redstone, R-7 Semyorka, Atlas καθώς και στα στάδια ανόδου των πυραύλων Κρόνος. Το υγρό οξυγόνο χρησιμοποιήθηκε επίσης σε κάποιους πρώιμους διηπειρωτικούς βαλλιστικούς πυραύλους (ICBMs), αν και πιο σύγχρονα ICBMs δεν χρησιμοποιούν υγρό οξυγόνο λόγω των κρυογονικών ιδιοτήτων του και η ανάγκη για τακτική αναπλήρωση της εξάτμισης δυσκολεύουν τη συντήρηση και τη γρήγορη εκτόξευση. Πολλοί σύγχρονοι πύραυλοι χρησιμοποιούν υγρό οξυγόνο, συμπεριλαμβανομένων των κυρίων μηχανών στο τώρα αποσυρμένο διαστημικό λεωφορείο.

Το υγρό οξυγόνο είχε επίσης εκτεταμένη χρήση στη δημιουργία εκρηκτικών υγρού αέρα, αλλά χρησιμοποιείται σπάνια τώρα λόγω του υψηλού ποσοστού ατυχημάτων.

Χρησιμοποιείται επίσης στην διεργασία ενεργής ιλύος στην επεξεργασία απόβλητων νερού για να κρατά ένα υψηλό επίπεδο μικροοργανισμών.

Ιστορικό
Το 1845, ο Μάικλ Φαραντέι είχε κατορθώσει να υγροποιήσει τα περισσότερα τότε γνωστά αέρια. Έξι αέρια, όμως, αντιστεκόντουσαν σε κάθε προσπάθεια υγροποίησης  και ήταν γνωστά τότε ως "μόνιμα αέρια". Ήταν τα οξυγόνο, υδρογόνο, άζωτο, μονοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο και μονοξείδιο του αζώτου.
Το 1877, ο Louis Paul Cailletet στη Γαλλία και ο Raoul Pictet στην Ελβετία πέτυχαν την παραγωγή των πρώτων σταγόνων υγρού αέρα.
Η πρώτη μετρήσιμη ποσότητα υγρού οξυγόνου παρήχθη από τους Πολωνούς καθηγητές Ζίγκμουντ Βρομπλέβσκι και Κάρολ Ολσέβσκι (του Πανεπιστημίου Jagiellonian στην Κρακοβία) στις 5 Απριλίου 1883.

Παραπομπές 

Οξυγόνο
Οξυγονο