Kapalný kyslík (LC, zhO 2 , LOX [1] ) je světle modrá kapalina , která patří k silným paramagnetům . Je to jeden ze čtyř agregovaných stavů kyslíku . Kapalný kyslík má hustotu 1,141 g/cm³ (při svém bodu varu) a je mírně kryogenní s bodem tuhnutí 50,5 K (-222,65 °C) a bodem varu 90,188 K (-182,96 °C).
Kapalný kyslík se aktivně používá v kosmickém a plynárenském průmyslu, při provozu ponorek a je široce používán v medicíně . Typicky je průmyslová výroba založena na frakční destilaci vzduchu . Expanzní poměr kyslíku při přechodu z kapalného skupenství agregace do plynného skupenství je 860:1 při 20°C, což se někdy používá v systémech zásobování kyslíkem pro dýchání v obchodních a vojenských letadlech - kyslík je skladován v kapalném skupenství v malý objem a v případě potřeby se odpaří za vzniku velkého objemu plynného kyslíku.
Hlavním a prakticky nevyčerpatelným zdrojem kapalného kyslíku je atmosférický vzduch: vzduch je zkapalněn a následně rozdělen na kyslík a dusík .
Kapalný kyslík může díky své velmi nízké teplotě způsobit křehkost materiálů , které s ním přicházejí do styku.
Hustota kapalného kyslíku výrazně roste s klesající teplotou, od 1140 kg/m % více podchlazeného kapalného kyslíku než varu. To bylo poprvé použito na sovětských balistických raketách R-9.
K vysvětlení odchylky paramagnetických vlastností kapalného kyslíku od Curieho zákona navrhl americký fyzikální chemik G. Lewis v roce 1924 molekulu tetraoxygenu (O 4 ). [2] K dnešnímu dni je Lewisova teorie považována za správnou pouze částečně: počítačové simulace ukazují, že i když se stabilní molekuly O 4 netvoří v kapalném kyslíku [3] , molekuly O 2 mají ve skutečnosti tendenci se párovat s opačnými spiny , které tvoří dočasné asociace O 2-02 [ 3 ] .
Kapalný kyslík je také velmi silné oxidační činidlo : organická hmota ve svém prostředí rychle hoří za uvolnění velkého množství tepla . Navíc některé z těchto látek, když jsou nasyceny kapalným kyslíkem, mají tendenci nepředvídatelně explodovat. To je často chování ropných produktů , včetně asfaltu .
Kapalný kyslík je široce používaná oxidační složka v raketových palivech , obvykle v kombinaci s petrolejem . Použití kyslíku je způsobeno vysokým specifickým impulsem , který se získá, když se toto okysličovadlo používá v raketových motorech . Kyslík je nejlevnější použitou hnací složkou. K prvnímu použití došlo v německém V-2 BR , později v americké nosné raketě Redstone BR a Atlas a také v sovětském ICBM R-7 . Kapalný kyslík byl široce používán v raných ICBM, ale pozdější modely těchto střel jej nepoužívaly kvůli velmi nízké teplotě a nutnosti pravidelného doplňování paliva, aby se kompenzovalo vyvaření okysličovadla, což ztěžuje rychlé odpálení. Mnoho moderních LRE používá LC jako okysličovadlo, jako je RD-180 , RS-25 .
Kapalný kyslík byl také aktivně používán při výrobě výbušnin " Oxyliquite " , což jsou porézní organické materiály napuštěné kapalným kyslíkem. Nyní se však používá jen zřídka kvůli nestabilitě vlastností a velkému počtu incidentů a nehod.
Jako těsnicí materiály v systémech s kapalným kyslíkem se používají materiály, které neztrácejí elasticitu při nízkých teplotách: paronit , fluoroplasty , žíhaná měď a hliník.
Skladování a přeprava velkého množství kapalného kyslíku probíhá v nerezových nádržích o objemu od několika desítek do 1500 m³ vybavených tepelnou izolací a dále v Dewarových nádobách . Vnější, ochranný plášť tepelné izolace může být i z uhlíkové oceli. Nádrže transportních nádrží jsou rovněž vyrobeny ze slitiny AMts. Použití vakuové práškové nebo síto-vakuové tepelné izolace umožňuje snížit denní ztrátu vroucího kyslíku na úroveň 0,1–0,5 % (v závislosti na velikosti nádoby) a rychlost nárůstu přechlazené teploty na 0,4–0,5 K za den.
Doprava vroucího kyslíku se provádí otevřeným plynovým vypouštěcím ventilem a podchlazený kyslík se provádí uzavřeným ventilem s kontrolou tlaku alespoň 2krát denně; při zvýšení tlaku o více než 0,02 MPa (g) se ventil otevře.
Kapalný dusík má nižší bod varu 77 K (−196 °C) a zařízení, která obsahují kapalný dusík, mohou kondenzovat kyslík ze vzduchu: když se většina dusíku z takového zařízení odpaří, existuje riziko, že zbytek kapalného kyslíku může silně reagují s organickými látkami. Na druhou stranu kapalný dusík nebo kapalný vzduch mohou být nasyceny kapalným kyslíkem, pokud jsou ponechány na volném vzduchu - vzdušný kyslík se v něm rozpustí , zatímco dusík se bude rychleji odpařovat.