Co je superkritická tekutina?

Superkritická tekutina je látka, která byla zahřátá nad kritický bod. Kritickým bodem látky je bod, ve kterém existuje kritický tlak a kritická teplota, což umožňuje, aby látka existovala v rovnovážném stavu ve své kapalné a plynné formě. Výsledkem odebrání látky za tímto bodem je, že tekutina má rozpouštěcí vlastnosti kapaliny, ale difúzní vlastnosti plynu. To znamená, že může rozpouštět látky jako kapalinu a zároveň expandovat, aby naplnil nádobu jako plyn. Tyto jedinečné vlastnosti umožňují použití v různých průmyslových odvětvích.

Když je látka vzata nad kritický bod, stává se superkritickou tekutinou. Aby se tekutina stala nadkritickou, musí člověk znát kritickou teplotu a kritický tlak. Za normálních okolností může být plyn při vysoké teplotě přeměněn na kapalinu s přídavkem tlaku a kapalina při vysokém tlaku může být přeměněna na plyn s přídavkem tepla. Kritický tlak je tlak, nad nímž látka nemůže existovat jako plyn, přestože je teplota vysoká. Podobně kritická teplota je bod, nad kterým nemůže být látka kapalinou, přestože je vysoký tlak.

Když se látka zahřeje nad kritickou teplotu a dostane-li se pod tlak nad kritickým tlakem, objeví se zajímavý jev. Látkou nemůže být ani kapalina, ani plyn. Spíše má vlastnosti obou. Čáry mezi fázemi hmoty prakticky mizí a tekutina mění vlastnosti. Nová superkritická tekutina má vlastnosti jak kapaliny, tak plynu.

Jednou z nadkritických tekutin, která se často používá, je oxid uhličitý. Je dobrou látkou přeměnit se v superkritickou tekutinu, protože její kritická teplota je 31 ° C a její kritický tlak je 73 atmosfér (asi 55 480 mm Hg). Jakmile se jedná o superkritickou tekutinu, lze vlastnosti oxidu uhličitého změnit změnami teploty a tlaku. Například manipulace s tlakem může změnit, které látky se v tekutině rozpustí. Protože oxid uhličitý je nepolární molekula, mohou být přidány modifikátory ke zvýšení jeho schopnosti rozpustit polární molekuly.

Některé superkritické tekutiny lze použít k extrakci většího množství požadované látky v kratším časovém období. Tyto a další vlastnosti jim umožňují jejich použití v celé řadě průmyslových odvětví. Například potravinářský a farmaceutický průmysl může tekutinu použít k extrahování určitých sloučenin z potravin. Pomocí superkritické tekutiny, jako je oxid uhličitý, může vědec extrahovat mastné kyseliny, oleje a antioxidanty bez zanechání chemického zbytku v extraktu. Supercritický oxid uhličitý má také relativně nízkou teplotu, takže jej lze použít v případech, kdy chemická látka nemůže být vystavena vysokému teplu.