In chimica, cos'è un punto critico?

Punto critico è un termine usato in termodinamica per descrivere una condizione di pressione e temperatura oltre la quale cessano di esistere distinzioni tra fasi, in particolare tra gas e liquido. Oltre tale punto, una sostanza non è né completamente liquida né completamente gassosa; mostra le proprietà sia della fase liquida che della fase gassosa e viene definito fluido supercritico. Esiste anche un punto critico liquido-liquido. Tale punto indica condizioni di temperatura, pressione e composizione oltre le quali una miscela si separerà in due o più fasi liquide diverse.

Il punto critico di una sostanza specifica viene spesso visualizzato in un diagramma di fase, un diagramma che mostra il comportamento della sostanza a diverse condizioni di temperatura e pressione. Tale grafico mostra, ad esempio, una curva che rappresenta l'equilibrio tra le fasi liquida e gassosa. Su un lato della linea, a temperatura e pressione più elevate, la sostanza si trova nella fase gassosa. Dall'altro lato della linea, a temperatura più bassa e pressione più alta, la sostanza è in fase liquida. A temperature e pressioni sufficientemente elevate, questa linea termina in un unico punto oltre il quale scompare la distinzione di fase liquido-gas - il punto critico.

I fluidi supercritici, che esistono al di là del punto critico di una sostanza, hanno molte proprietà diverse che ricordano le proprietà di liquidi e gas. Come i liquidi, i fluidi supercritici possono fungere da solventi; possono dissolvere altre sostanze. Come i gas, tuttavia, non hanno tensione superficiale.

I fluidi supercritici che esistono oltre il punto critico sono di natura relativamente rara, ma esistono. I vulcani di acque profonde, per esempio, esistono nelle profondità dell'oceano e rilasciano sostanze estremamente calde nelle condizioni di pressione estremamente elevata sul fondo dell'oceano. Questo riscalda l'acqua attorno al vulcano, spingendolo oltre il suo punto critico e trasformandolo in un fluido supercritico. Alcuni pianeti, in particolare i giganti gassosi, contengono sostanze a temperature molto elevate e condizioni di pressione al loro interno. Le condizioni di temperatura e pressione elevate vanno ben oltre il punto critico per le sostanze coinvolte, quindi esistono come fluidi supercritici.

Esistono molte diverse applicazioni dei fluidi supercritici nella scienza, nell'industria e in altri campi. Le loro proprietà di solubilità li rendono utili ai chimici per dissolvere determinate sostanze. Possono anche essere utilizzati nella produzione di combustibili biodiesel. Il metanolo supercritico, ad esempio, viene sottoposto a una serie di reazioni che danno luogo a una quantità di combustibile utilizzabile.