Cos'è l'ossigeno liquido: informazioni generali

L'ossigeno è l'elemento più comune sul pianeta. È presente nell'acqua, nella crosta terrestre, nell'aria e negli organismi degli esseri viventi, partecipando attivamente a molti processi metabolici. In natura, di solito esiste come gas, e nell'industria è spesso usato come liquido. Come si comporta l'ossigeno liquido? Quali proprietà ha e dove viene utilizzato?

Gas di ossigeno

L'ossigeno è uno degli elementi più importanti del pianeta. Partecipa al processo di respirazione, al metabolismo degli organismi viventi e alla circolazione delle sostanze nella biosfera. Inoltre, contribuisce al decadimento e alla decomposizione dei residui organici.

In condizioni normali, è un gas incolore che non ha sapore o odore. È più pesante dell'aria e difficile da sciogliere nell'acqua. In termini chimici, è molto attivo ed è in grado di formare composti con quasi tutti gli elementi.

Nello stato libero sotto forma di molecole di O ₂ costituite da due atomi di ossigeno, è nell'atmosfera. A causa di questa struttura, l'elemento viene anche chiamato "ossigeno", ma può esistere in altre varianti. In determinate condizioni, i suoi atomi possono formare un "tri-ossigeno" con una molecola di O _3, che è un gas blu di ozono con un odore specifico.

Nell'atmosfera, il contenuto di ossigeno è di circa il 21% in peso, nella crosta terrestre, la sua quota è molto più alta ed è circa il 47% in peso. L'elemento fa parte di oltre un migliaio di migliaia di rocce e minerali, la maggior parte dei quali sono silicati. Lì è presente sotto forma di composti. In acqua, il suo contenuto raggiunge l'85%, e questo non è sorprendente, perché gli atomi di ossigeno e l'acqua formano insieme all'elemento idrogeno.

Ossigeno liquido

Come altre sostanze, l'ossigeno può essere in vari stati di aggregazione. Per trasformare un gas in un solido o liquido, deve essere fortemente raffreddato. Con una pressione di 51 atmosfere, diventa liquido già a -119 ° C. A pressione normale, la trasformazione avviene solo a -183 ° C. Raffreddandosi a una temperatura di -220 ° C, si indurisce formando cristalli di neve azzurra.

Allo stato liquido, l'ossigeno è colorato di blu e migliora alcune proprietà della sostanza gassosa. Quindi, si comporta in modo più aggressivo nelle reazioni chimiche e diventa anche un forte paramagnetico e può essere attratto da un magnete.

Si bolle solo a -183 ° C e si scioglie a +219 ° C. A causa della sua resistenza a temperature così basse, l'ossigeno liquido ha proprietà criogeniche e può essere usato come refrigerante. In condizioni normali, evapora rapidamente, trasformandosi in gas. Allo stesso tempo, assorbe intensivamente il calore e raffredda l'aria circostante, motivo per cui un alone di nebbia appare accanto ad esso. Durante l'evaporazione, il volume di ossigeno aumenta diverse centinaia di volte. Quindi, 1 cm ^{3 di} liquido forma quasi 800 cm ^{3 di} gas.

Proprietà chimiche

Il gas di ossigeno è un agente ossidante. Di per sé, è incombustibile, ma supporta bene il processo di combustione e, a notevole concentrazione e alte temperature, è esplosivo.

Con sostanze attive (ad esempio metalli alcalini), può reagire anche a temperatura ambiente e a concentrazioni ordinarie nell'aria, formando con loro ossidi. Il risultato è chiaramente visibile su molti metalli, sui quali si manifesta sotto forma di corrosione.

L'ossigeno liquido ha anche forti proprietà ossidanti. Molte delle sostanze immerse in esso sono infiammabili e bruciano con il rilascio di energia e calore. Cotone, carta, legno, carbone e altri materiali potrebbero esplodere.

reception

La fonte più comune e facile da ottenere di ossigeno è l'aria. Inoltre, è inesauribile ed è presente nelle nostre vite ovunque. Per ottenere le sostanze necessarie da esso, è liquefatto e quindi diviso in azoto liquido e ossigeno.

Un altro modo per ottenere un liquido è quello di condensare il gas. Per fare questo, è sufficiente abbassare la bobina di rame in un contenitore con azoto liquido e quindi passare ossigeno attraverso la bobina. La temperatura dell'azoto è inferiore a quella dell'ossigeno, quindi, passando attraverso un tubo di rame, il gas si condensa e diventa liquido. In questo caso, un piccolo strato di neve si forma sulla superficie della bobina.

applicazione

La capacità dell'ossigeno liquido di ossidare altre sostanze e migliorare la combustione è valutata in molte aree di produzione. Alla fine dell'Ottocento - metà del XX secolo, ne furono fatti gli esplosivi di Oquiliquite, che furono utilizzati nell'industria mineraria per indebolire la roccia e anche come arma nella Seconda Guerra Mondiale.

Oggi è più spesso usato in medicina, farmaceutica, metallurgia, vetro, chimica, carta e altri tipi di industria. Produce vari composti utili, come l'ossido di titanio, che è coinvolto nella produzione di vernici e prodotti vernicianti, carta e plastica. Nella fabbricazione del vetro è necessario mantenere il calore nelle fornaci e ridurre la quantità di ossido nitrico che entra nell'atmosfera. Nell'aviazione spaziale, l'ossigeno liquido è uno dei componenti del combustibile per razzi, dove viene usato come agente ossidante e l'idrogeno o il cherosene agisce come combustibile stesso.

Anche in medicina e farmaceutica non ne è privo. L'ossigeno liquido è un componente dei bioreattori ed è anche usato come additivo agli enzimi. In medicina, è necessario per l'anestesia, la preparazione di bagni di ossigeno e cocktail, il trattamento o l'alleviamento dello stato durante l'intossicazione, l'asma e altri disturbi. Qui è più spesso non utilizzato direttamente come liquido, ma come fonte di ossigeno gassoso.

Conservazione e precauzioni

L'ossigeno liquido non si accende e non esplode da solo, non è tossico per l'uomo e non è dannoso per l'ambiente. Tuttavia, la reazione attiva nei processi chimici e l'effetto criogenico non la rendono una sostanza completamente sicura.

Quando si lavora con lui è necessario tenere a distanza materiali lubrificanti, combustibili e infiammabili, nonché indossare sempre guanti e indumenti. L'ossigeno a temperature molto basse può facilmente danneggiare la pelle e può portare a congelamento, lesioni e morte delle cellule viventi. Se il fluido copre una grande parte del corpo, può anche essere fatale.

Deposito di ossigeno liquido tecnico e medico Dewar vasi, che sono fatti principalmente di acciaio o alluminio. Si tratta di contenitori cilindrici a doppia parete, tra le cui pareti è presente una cavità sotto vuoto, oltre a materiali di isolamento termico. Funzionano sul principio del thermos, mantenendo bene il liquido all'interno.