Was ist eine überkritische Flüssigkeit?

Eine überkritische Flüssigkeit ist eine Substanz, die über ihren kritischen Punkt erhitzt wurde. Der kritische Punkt eines Stoffes ist der Punkt, an dem der kritische Druck und die kritische Temperatur gleichzeitig auftreten, wodurch der Stoff im Gleichgewicht in flüssiger und gasförmiger Form vorliegen kann. Das Ergebnis der Aufnahme einer Substanz über diesen Punkt hinaus ist, dass eine Flüssigkeit die Lösungseigenschaften einer Flüssigkeit, aber die Diffusionseigenschaften eines Gases aufweist. Das bedeutet, dass es Substanzen wie eine Flüssigkeit auflösen kann, während es sich ausdehnt, um einen Behälter wie ein Gas zu füllen. Diese einzigartigen Eigenschaften ermöglichen den Einsatz in verschiedenen Branchen.

Wenn eine Substanz über ihren kritischen Punkt gebracht wird, wird sie zu einer überkritischen Flüssigkeit. Damit eine Flüssigkeit überkritisch wird, muss eine Person die kritische Temperatur und den kritischen Druck kennen. Normalerweise kann ein Gas mit hoher Temperatur unter Zusatz von Druck in eine Flüssigkeit umgewandelt werden, und eine Flüssigkeit mit hohem Druck kann unter Zusatz von Wärme in ein Gas umgewandelt werden. Der kritische Druck ist der Druck, über dem ein Stoff trotz der hohen Temperatur nicht als Gas existieren kann. Ebenso ist die kritische Temperatur der Punkt, über dem eine Substanz trotz des hohen Drucks keine Flüssigkeit sein kann.

Wenn eine Substanz über die kritische Temperatur erhitzt und einem Druck ausgesetzt wird, der über dem kritischen Druck liegt, tritt ein interessantes Phänomen auf. Die Substanz kann weder eine Flüssigkeit noch ein Gas sein. Es hat vielmehr die Eigenschaften von beiden. Die Linien zwischen den Phasen der Materie verschwinden praktisch und die Flüssigkeit verändert ihre Eigenschaften. Das neue überkritische Fluid hat sowohl die Eigenschaften einer Flüssigkeit als auch eines Gases.

Eine häufig verwendete überkritische Flüssigkeit ist Kohlendioxid. Es ist eine gute Substanz, sich in ein überkritisches Fluid zu verwandeln, da seine kritische Temperatur 87,8 ° F (31 ° C) und sein kritischer Druck 73 Atmosphären (ungefähr 55.480 mm Hg) beträgt. Sobald es sich um ein überkritisches Fluid handelt, können die Eigenschaften von Kohlendioxid durch Temperatur- und Druckänderungen verändert werden. Beispielsweise kann sich durch Manipulieren des Drucks ändern, welche Substanzen sich in der Flüssigkeit lösen. Da Kohlendioxid ein nichtpolares Molekül ist, können Modifikatoren zugesetzt werden, um seine Fähigkeit zum Auflösen polarer Moleküle zu erhöhen.

Einige überkritische Flüssigkeiten können verwendet werden, um eine größere Menge einer gewünschten Substanz in einem kürzeren Zeitraum zu extrahieren. Mit diesen und anderen Eigenschaften können sie in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Lebensmittel- und Pharmaindustrie die Flüssigkeit verwenden, um bestimmte Verbindungen aus Lebensmitteln zu extrahieren. Mit einer überkritischen Flüssigkeit wie Kohlendioxid kann ein Wissenschaftler Fettsäuren, Öle und Antioxidantien extrahieren, ohne chemische Rückstände auf dem Extrakt zu hinterlassen. Überkritisches Kohlendioxid hat auch eine relativ niedrige Temperatur, so dass es in Fällen verwendet werden kann, in denen eine Chemikalie keiner hohen Hitze ausgesetzt werden kann.