Tlen - gazowy pierwiastek chemiczny, bez którego życie na ziemi w obecnej postaci nie mogło by istnieć. W eksperymentach na tej stronie pokażę go od trochę innej strony niż mamy okazję oglądać na co dzień.

Diagram po lewej stronie już podpowiada nam z jaką postacią tlenu będziemy mieli do czynienia. Tak, będzie to ciekły tlen.

O ile ciekły azot nie był zbyt fascynującą cieczą i poza swoją temperaturą nie przedstawiał zbyt wielu ciekawych właściwości, o tyle sam ciekły tlen ma ich przynajmniej kilka.

!! UWAGA !!
Wszystkie przedstawione w tym dziale eksperymenty należą do szczególnie niebezpiecznych i nie wolno wykonywać ich samemu w domu !!!. Ciekły tlen jest BARDZO SILNYM UTLENIACZEM ! zupełnie bezpieczne substancje organiczne w kontakcie z tą cieczą mogą zamienić się w silny materiał wybuchowy, niestabilny i nieobliczalny !!. Jeżeli postanowisz eksperymentować z ciekłym tlenem - ROBISZ TO NA WŁASNĄ ODPOWIEDZIALNOŚĆ !!
¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤

Zacznijmy więc. Ciekły tlen na skalę przemysłową otrzymuje się z powietrza, którym wszyscy oddychamy. Jego 20,95 % to tlen. Otrzymuje się go metodą rozprężania wykorzystująca tzw. efekt Joule'a-Thomsona. Oczyszczone suche powietrze spręża się do wysokiego ciśnienia i otrzymany bardzo gorący, silnie sprężony gaz - chłodzi wodą. Powietrze jest następnie rozprężane przez zawór dławiący; towarzyszy temu znaczne obniżenie temperatury. Oziębiony rozprężony gaz przechodzi przez wymiennik ciepła ochładzając dopływający stale do zaworu dławiącego gaz pod wysokim ciśnieniem. W wyniku kolejnych wymian ciepła temperatura rozprężanego powietrza ciągle spada, aż rozpoczyna się jego skraplanie... Skroplone powietrze rozdziela się następnie poprzez rektyfikację w kolumnie rektyfikacyjnej

Hm... tylko skąd ja wezmę taką sprężarkę, zestawy parowników, wymienników ciepła ... ? Taka produkcja w moim laboratorium raczej odpada. A może kupić ? niestety też nie za bardzo, ze względu na niebezpieczeństwo raczej nikt mi go nie sprzeda.

Ale spójrzmy na diagram, który umieściłem po lewej stronie. Temperatura skraplania tlenu to tylko -183 ^oC, całkiem zimno ale ciekły azot ma temperaturę jeszcze niższą bo - 196 ^oC.

Z tego wniosek, że jeśli gazowy tlen umieścimy w naczyniu ochłodzonym przez ciekły azot powinien się on bez większych problemów skroplić, temperatura będzie aż 13 stopni niższa od tej w której skrapla się tlen. Nie pozostało nam nic innego jak tylko sprawdzić to w praktyce. W tym celu zaopatrzyłem się w butlę stalową ze sprężonym tlenem.

Tlen w takiej butli znajduje się pod ciśnieniem 200 barów więc nie ma mowy o bezpośrednim podłączeniu butli, koniecznie trzeba zakupić reduktor, który jak widać już jest przyłączony. Dzięki niemu możemy na bieżąco kontrolować ciśnienie w butli i na wylocie reduktora.

Gaz będę skraplał w aparaturze przedstawionej na zdjęciu powyżej. Widzimy tam termos w drewnianym statywie do którego naleję ciekłego azotu oraz zamontowaną w statywie płuczkę. Wprowadzę ją do zimnej cieczy w termosie i połączę z butlą z tlenem.

Aparatura jest już gotowa, teraz wystarczy tylko zalać termos ciekłym azotem i wprowadzić do płuczki gazowy tlen.

Ostrożnie zalewam termos ciekłym azotem. Czynność tę trzeba koniecznie wykonywać w goglach ochronnych bo szkło w trakcie tak szybkiego ochładzania może popękać w wyniku powstających naprężeń.

Na szczęście szkło wytrzymało gwałtowne ochładzanie i azot w termosie prawie przestał już wrzeć.

Teraz otwieram przepływ czystego tlenu. Dzięki zamontowanemu reduktorowi możemy ustawić bardzo małe ciśnienie wylotowe i tym samym spowodować bardzo mały przepływ gazu przez ochłodzoną płuczkę. Jak już wcześniej napisałem temperatura w płuczce jest sporo niższa od potrzebnej do skroplenia tlenu więc nie powinno być żadnych problemów i za chwile powinna zacząć zbierać się tam ciecz.

Od czasu do czasu przytrzymuję wylot z płuczki palcem dla podniesienia ciśnienia wewnątrz, nie skroplony tlen nie wypływa na zewnątrz a pod zwiększonym ciśnieniem troszkę więcej się go skropli - nie ma to jak oszczędności.

Po chwili nie mogłem oprzeć się pokusie by sprawdzić co się dzieje w płuczce. Zebrało się tam już trochę cieczy i o dziwo nie jest to ciecz bezbarwna.

Po przelaniu do przeźroczystego termosu, który nie pokrywa się natychmiast szronem widzimy już dokładnie, że ciecz, która zebrała się w płuczce ma kolor jasnoniebieski. Niebieskawy kolor ciekłego tlenu spowodowany jest jego dość nietypową budową. Atom tlenu zawiera dwa nie sparowane elektrony, a więc jest dwurodnikiem. Te dwa nie sparowane elektrony można bardzo łatwo wzbudzić i to właśnie one są powodem jego barwy. Mamy pierwszą nietypową i ciekawą cechę ciekłego tlenu.

Teraz odrobinę ciekłego tlenu nalewam do plastikowego naczynka zawieszonego w powietrzu na nitkach tak by można nim było swobodnie poruszać jak wahadłem.

Teraz gdy do tak zawieszonego naczynka z ciekłym tlenem zbliżam magnes neodymowy naczynko natychmiast zostaje przyciągnięte.

A na tym zdjęciu widać ciekły tlen, który po prostu wylałem na jeden z biegunów magnesu. Został on natychmiast przyciągnięty i silnie wrze bo magnes miał temperaturę pokojową. Kolejna niezwykła cecha ciekłego tlenu - jest to ciecz paramagnetyczna, czyli mówiąc prościej magnesuje się w zewnętrznym polu magnetycznym. Dlaczego ? znów winę ponoszą te dwa nie sparowane elektrony.

Na początku napisałem, że pokażę naprawdę niezwykłą ciecz i słowa dotrzymałem, moja ciecz nie dość że jest bardzo zimna i niebieska to jeszcze przyciąga ją magnes. Myślicie, że to już koniec ? na szczęście nic z tego.

Wszyscy wiemy, że tlen podtrzymuje proces spalania substancji organicznych i nieorganicznych. Jak te substancje spalają się w powietrzu, w którym jest tylko 23 % tlenu też wszyscy wiemy. Ale jak będzie palić się substancja w czystym tlenie, mało tego, będzie ona dosłownie ociekać tlenem. Efekt na przykładzie zwiniętego kawałka papieru widzimy powyżej. Taki papierek w powietrzu palił by się całkiem długo, po nasączeniu ciekłym tlenem - spala się w sekundę i co ciekawe nie czuć żadnego dymu. Papier spalił się praktycznie w 100 %.

A tutaj kawałek węgla drzewnego, który rozżarzyłem trochę w płomieniu palnika. W powietrzu szybko gaśnie, ale gdy zbliżam do niego naczynko z ciekłym tlenem sytuacja szybko się zmienia. Na zdjęciu powyżej wylewa się tylko zimny gazowy tlen.

Coraz bardziej przechylam naczynko z tlenem, okruch węgla zaczyna coraz jaśniej świecić i coraz szybciej się spalać.

Teraz przechyliłem naczynie tak, że na węgielek wylał się tlen ciekły. Węgielek dosłownie eksplodował. Z tym słowem "eksplodował" nie przesadziłem. Tlen jest tak bardzo reaktywny, że jeśli porowatą substancję palną nasączymy jego ciekłą postacią staje się ona silnym materiałem wybuchowym.
Spalanie jest tak efektowne, że eksperyment musiałem powtórzyć kilka razy. Niestety nie bez konsekwencji - wypaliłem sobie dziurę w stole.

A teraz genialne rozwiązanie dla nałogowych palaczy. Po nasączeniu ciekłym tlenem papieros spala się jakieś 4 sekundy i daję głowę, że zawartość substancji smolistych w dymie jest baaardzo mała:) w laboratorium spaliłem w ten sposób chyba cztery papierosy i prawie nic nie było czuć.

Kolejny ciekawy przykład spalania w ciekłym tlenie. Do parowniczki wlałem alkohol etylowy - w powietrzu spala się lekko widocznym płomieniem. Po wprowadzeniu narazie gazowego tlenu, który wyparowuje z naczynka płomień stał się wyraźnie jaśniejszy.

Gdy do parowniczki wlałem tlen ciekły znów prawie doszło do eksplozji, niestety nie udało mi się uchwycić tego momentu, ale kilka chwil po najgwałtowniejszej reakcji płomień w parowniczce nadal jest bardzo intensywny. W podobny sposób działały sławne rakiety V2 - do odpowiednio ukształtowanej dyszy wprowadzano tlen i alkohol lub inną ciecz palną. W wyniku gwałtownego spalania powstawała siła ciągu. Co prawda nie stosowano ciekłego tlenu ale stężony nadtlenek wodoru, który jest równie silnie aktywny.

Z poprzednich stron wiemy, że połączenie ciekłego tlenu i substancji organicznych to nie najlepsza mieszanka.

Nie wolno oczywiście zdyskryminować substancji nieorganicznych. Czy będziemy w stanie spalić w tlenie stalowy drucik ?. By to sprawdzić parowniczkę umieściłem w termosie z ciekłym azotem tak by azot ją ochładzał. Do parowniczki wleję ciekły tlen i umieszczę w niej drucik połączony z zasilaczem.

Zdjęcie powyżej przedstawia ochłodzoną ciekłym azotem parowniczkę w której już znajduje się ciekły tlen i drucik. Co stanie się po włączeniu zasilania ?.

Przy stosunkowo niskim napięciu drucik się rozżarzył i nic szczególnego się z nim nie działo.

Po zwiększeniu napięcia drucik zaczął świecić jaśniej i w pewnej chwili po prostu się zapalił sypiąc iskierki dookoła. Niestety nie udało mi się uchwycić najładniejszego momentu ale postaram się to kiedyś nadrobić. Nadmienię tylko, że kawałek tego drutu upadł mi na fartuch i wypalił kolejną dziurę :), niestety taki już los eksperymentatora.
Na tym zakończę przygody z ciekłym tlenem ... na razie ..., myślę że do tematu jeszcze wrócę bo pisząc te słowa już po wykonaniu eksperymentów przyszły mi do głowy nowe pomysły i myślę, że warto będzie je zrealizować. Na zakończenie przedstawię jeszcze inny sposób skraplania tlenu. Dużo prostszy i tańszy bo nie potrzebny nam będzie tlen sprężony w butli, wystarczy tylko ten, który mamy w powietrzu. Oprócz niego potrzebny nam będzie tylko ciekły azot i "parzymordka".

No tak, teraz pytanie co to takiego ta parzymordka ?. Dawno, dawno temu, no może nie aż tak dawno, kiedy nie było jeszcze emaliowanych garnków, stosowano aluminiowe. I gdy ktoś pił z nich gorącą herbatę - garnek zwyczajnie parzył go w usta. Tak powstała jego nazwa.

Więc taką parzymordkę napełniamy ciekłym azotem i obserwujemy co się dzieje. Garnek pokrył się szronem a szron stał się jakby wilgotny, mało tego, z garnka coś kapie. Czyżby w garnku była dziura ?.

Te spadające kropelki to czysty, ciekły tlen skraplający się na ochłodzonej powierzchni garnka. Napisałem, że jest czysty dlatego że wszystkie inne substancje z powietrza jak para wodna czy dwutlenek węgla, które mogły by go zanieczyścić po prostu zestalają się na powierzchni. Dla osób, które nie wierzą, że te kropelki to tlen polecam przystawienie zapalonego papierosa. Każda spadająca kropelka spowoduje jego rozbłysk.