液氧呈淡藍(lán)色并具有強(qiáng)烈的順磁性:它可以懸浮在一個(gè)強(qiáng)磁性的馬蹄形磁鐵的兩極之間。[2] 液氧的密度為1.141g/cm3 (1.141 kg/L 或 1141 kg/m3),比液態(tài)水稍重,呈低溫態(tài)。101.325 kPa (760 mm汞柱)時(shí)的凝固點(diǎn)為54.36 K (?218.79℃;?361.82℉),沸點(diǎn)為 90.19 K (?182.96℃;?297.33℉) 。液氧在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下(100 kPa,20℃ (68℉))的膨脹比為1:861, 正因?yàn)槿绱?,液氧被一些商用和軍用飛機(jī)用作可移動(dòng)的呼吸氧氣源。
由于液氧的低溫性質(zhì),它可能導(dǎo)致與其接觸的材料變得極脆。液氧也是一種非常強(qiáng)的氧化劑:有機(jī)材料在液氧中會(huì)迅速而有力地燃燒。此外,如果浸泡在液氧中,一些材料(如型煤,炭黑等)可能會(huì)因點(diǎn)火源(如火焰、火花或光沖擊)的影響而導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)地引爆。石化產(chǎn)品,包括瀝青,也經(jīng)常表現(xiàn)出這種行為。
四聚氧(O4)最早是由吉爾伯特·牛頓·路易斯(Gilbert N. Lewis)在1924年預(yù)測(cè)的,他提出這一理論是為了解釋液氧為何違背居里定律(Curie's law)。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)模擬表明,盡管液氧中沒(méi)有穩(wěn)定的O4的分子,但O2分子確實(shí)傾向于反平行自旋的成對(duì)關(guān)聯(lián),形成瞬時(shí)的O4單元。
液氮沸點(diǎn)(?196℃ ;77 K)較液氧(?183℃ ;90 K)低,含液氮的容器可以從空氣中冷凝氧氣:當(dāng)大部分氮?dú)鈴娜萜髦姓舭l(fā)時(shí),可能有剩余的液氧與有機(jī)物劇烈反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。相反,液氮或液態(tài)空氣可以通過(guò)在露天中放置來(lái)富氧;大氣中的氧氣溶解在其中,而氮?dú)鈨?yōu)先蒸發(fā)。
基本用途
液氧具有廣泛的工業(yè)和醫(yī)學(xué)用途。工業(yè)上制造液氧的方法是對(duì)液態(tài)空氣進(jìn)行分餾。液氧的總膨脹比高達(dá)860:1,因?yàn)檫@個(gè)優(yōu)點(diǎn)它在現(xiàn)代被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和軍事方面。
由于它的低溫特性,液氧會(huì)使其接觸的物質(zhì)變得非常脆。液氧也是非常強(qiáng)的氧化劑:有機(jī)物在液氧中劇烈燃燒。一些物質(zhì)若被長(zhǎng)時(shí)間浸入液氧可能會(huì)發(fā)生爆炸,包括瀝青。
在商業(yè)中,液氧被歸類為工業(yè)氣體,并被廣泛用于工業(yè)和醫(yī)療目的。液氧是通過(guò)低溫空氣分離裝置的分餾提純天然存在于空氣中的氧氣來(lái)獲得的。
空軍早就認(rèn)識(shí)到液氧的戰(zhàn)略重要性,液氧既是氧化劑,也是醫(yī)院和高空巡航中呼吸的氣態(tài)氧的來(lái)源。
當(dāng)液氧積存在封閉系統(tǒng)中,而又不能保溫,則可能發(fā)生壓力破壞,當(dāng)溫度升高到-118.4℃而又不增加壓力,則液氧不能維持液體狀態(tài),若泄壓不及時(shí),也會(huì)導(dǎo)致物理爆炸。液氧積存在兩個(gè)閥門(mén)之間,可導(dǎo)致管路的猛烈破壞。如果氧氣不泄出或壓力不適當(dāng)排除,當(dāng)冷凍失效時(shí),將導(dǎo)致貯液氧箱的破壞,真空夾套貯箱中的真空失效。如果系統(tǒng)不能受額外負(fù)載,則會(huì)引起蒸發(fā)加速和排空系統(tǒng)破壞。
注意事項(xiàng)
火災(zāi)危險(xiǎn)性:液氧是不可燃的,但它能強(qiáng)烈地助燃,火災(zāi)危險(xiǎn)性為乙類。它和燃料接觸通常也不能自燃,如果兩種液體碰在一起,液氧將引起液體燃料的冷卻并凝固。凝固的燃料和液氧的混合物對(duì)撞擊是敏感的,在加壓情況下常常轉(zhuǎn)為爆炸。有兩種類型的燃燒反應(yīng),這取決于氧和燃料的混合比和點(diǎn)火情況:一種是燃料和液氧在混合時(shí)沒(méi)有發(fā)生著火,但是這種混合物當(dāng)點(diǎn)火或受到機(jī)械撞擊時(shí)能發(fā)生爆轟;另一種液氧與燃料互相接觸之前或接觸時(shí)燃燒已經(jīng)開(kāi)始,著火或燃燒并伴隨有反復(fù)的爆炸。燃燒反應(yīng)的強(qiáng)度取決于燃料的性能。
爆炸危險(xiǎn)性:所有可燃物質(zhì)(包括氣、液、固)和液氧混合時(shí)就呈現(xiàn)爆炸危險(xiǎn)性,這種混合物常常由于靜電、機(jī)械撞擊、電火花和其它類似的作用,特別是當(dāng)混合物被凝固時(shí)經(jīng)常能發(fā)生爆炸。
人員凍傷:由于液氧的沸點(diǎn)極低,為-183℃,當(dāng)液氧發(fā)生“跑、冒、滴、漏”事故時(shí),一旦液氧噴濺到的人的皮膚上將引起嚴(yán)重的凍傷事故。
氧中毒:空氣中氧氣約占21%。常壓下,當(dāng)氧的濃度超過(guò)40%時(shí),有可能引發(fā)氧中毒,吸入40%~60%的氧濃度的混合氣體時(shí),會(huì)出現(xiàn)胸骨后不適感、輕咳,進(jìn)而胸悶,胸骨后燒灼感和呼吸困難,咳嗽加??;嚴(yán)重時(shí)發(fā)生水腫,甚至出現(xiàn)呼吸窘迫綜合癥。吸入氧濃度80%以上時(shí),出現(xiàn)面部肌肉抽搐、昏迷、呼吸衰竭而死亡。長(zhǎng)期處于氧分壓60kpa~100kpa(相當(dāng)于氧濃度40%)的環(huán)境下,可發(fā)生眼損害,嚴(yán)重者可失明。