液氧呈淡藍色并具有強烈的順磁性:它可以懸浮在一個(gè)強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℉) 。液氧在標準大氣壓下(100 kPa,20℃ (68℉))的膨脹比為1:861, 正因為如此,液氧被一些商用和軍用飛機用作可移動(dòng)的呼吸氧氣源。
由于液氧的低溫性質(zhì),它可能導致與其接觸的材料變得極脆。液氧也是一種非常強的氧化劑:有機材料在液氧中會(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)的影響而導致不可預測地引爆。石化產(chǎn)品,包括瀝青,也經(jīng)常表現出這種行為。
四聚氧(O4)最早是由吉爾伯特·牛頓·路易斯(Gilbert N. Lewis)在1924年預測的,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)?,F代計算機模擬表明,盡管液氧中沒(méi)有穩定的O4的分子,但O2分子確實(shí)傾向于反平行自旋的成對關(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:當大部分氮氣從容器中蒸發(fā)時(shí),可能有剩余的液氧與有機物劇烈反應的風(fēng)險。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,而氮氣優(yōu)先蒸發(fā)。
基本用途
液氧具有廣泛的工業(yè)和醫學(xué)用途。工業(yè)上制造液氧的方法是對液態(tài)空氣進(jìn)行分餾。液氧的總膨脹比高達860:1,因為這個(gè)優(yōu)點(diǎn)它在現代被廣泛應用于工業(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。液氧也是非常強的氧化劑:有機物在液氧中劇烈燃燒。一些物質(zhì)若被長(cháng)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(lèi)為工業(yè)氣體,并被廣泛用于工業(yè)和醫療目的。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。
空軍早就認識到液氧的戰略重要性,液氧既是氧化劑,也是醫院和高空巡航中呼吸的氣態(tài)氧的來(lái)源。
當液氧積存在封閉系統中,而又不能保溫,則可能發(fā)生壓力破壞,當溫度升高到-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 )導致物理爆炸。液氧積存在兩個(gè)閥門(mén)之間,可導致管路的猛烈破壞。如果氧氣不泄出或壓力不適當排除,當冷凍失效時(shí),將導致貯液氧箱的破壞,真空夾套貯箱中的真空失效。如果系統不能受額外負載,則會(huì )引起蒸發(fā)加速和排空系統破壞。
注意事項
火災危險性:液氧是不可燃的,但它能強烈地助燃,火災危險性為乙類(lèi)。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撞擊是敏感的,在加壓情況下常常轉為爆炸。有兩種類(lèi)型的燃燒反應,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(zhù)火,但是這種混合物當點(diǎn)火或受到機械撞擊時(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(zhù)火或燃燒并伴隨有反復的爆炸。燃燒反應的強度取決于燃料的性能。
爆炸危險性:所有可燃物質(zhì)(包括氣、液、固)和液氧混合時(shí)就呈現爆炸危險性,這種混合物常常由于靜電、機械撞擊、電火花和其它類(lèi)似的作用,特別是當混合物被凝固時(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重的凍傷事故。
氧中毒:空氣中氧氣約占21%。常壓下,當氧的濃度超過(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??;嚴重時(shí)發(fā)生水腫,甚至出現呼吸窘迫綜合癥。吸入氧濃度80%以上時(shí),出現面部肌肉抽搐、昏迷、呼吸衰竭而死亡。長(cháng)期處于氧分壓60kpa~100kpa(相當于氧濃度40%)的環(huán)境下,可發(fā)生眼損害,嚴重者可失明。