Hvad er en superkritisk gas?

Superkritisk gas, mere korrekt kendt som superkritisk væske, er en distinkt stofstilstand, der har egenskaber af både en væske og en gas. En superkritisk gas kan betragtes som en mellemliggende tilstand mellem væsker og gasser. Superkritiske gasser dannes kun over et materiales termodynamiske kritiske punkt. Dette betyder normalt højt tryk, ofte mellem ca. 40 og 80 atmosfærer, skønt det varierer meget. Nogle kritiske punkter, især vand, er så høje som 218 atmosfærer og derover. Superkritiske væsker har lave viskositeter og høje diffusiviteter.

Superkritiske gasser kan diffundere ind i og gennem faste stoffer som en gas, men opløser også visse materialer som en væske. Superkritiske væsker findes i mindst to naturområder. Den første er omkring hydrotermiske ventilationsåbninger og ubådsvulkaner på havbunden, hvor trykket er så stort, at skabelsen af ​​en superkritisk gas er mulig. Trykket 3 km (1,8 mi) under vand er 300 atmosfærer, mere end nok. En anden naturlig superkritisk gas er den nedre atmosfære af Venus, der er meget tæt og varm (93 atmosfærer, 735 K) ved overfladen. Mærkeligt nok betyder det, at der kun findes to tilstande af stof på overfladen: fast og superkritisk gas. Konventionelle væsker og gasser findes ikke der.

Superkritiske væsker har mindst et dusin industrielle anvendelser. Den ene er superkritisk væskeekstraktion, hvor superkritiske væsker bruges til at ekstrahere noget materiale fra en omgivende matrix. Dette bruges til at udvinde koffein fra kaffebønner. Superkritisk kuldioxid suger koffeinen lige ud af dem. På lignende måde anvendes superkritiske væsker til superkritisk tørring, der ekstraherer en væske fra en matrix. Dette bruges til fremstilling af biologiske prøver til elektronmikroskopi samt syntese af airgel, et materiale, der har 12 Guinness World Records for egenskaber som lethed og isolering.

Superkritisk vandoxidation bruges til at oxidere farligt affald, hvilket gør dem sikre bortskaffelse. Processen bruges også til at syntetisere mikro- og nanopartikler til forskellige farmaceutiske anvendelser. Det modsatte af ekstrakritisk væskeekstraktion kaldes imprægnering, hvorved et materiale indføres i en matrix snarere end fjernes. Listen fortsætter. Som du kan se, er anvendelserne af superkritiske væsker adskillige.