Wat is een kritisch punt in de scheikunde?
Kritisch punt is een term die in de thermodynamica wordt gebruikt om een druk- en temperatuurconditie te beschrijven waardoor geen onderscheid meer bestaat tussen fasen, met name tussen gas en vloeistof. Voorbij zo'n punt is een substantie noch volledig vloeibaar noch volledig gasvormig; het vertoont eigenschappen van zowel de vloeibare fase als de gasfase en wordt een superkritisch fluïdum genoemd. Er bestaat ook zoiets als een kritiek punt vloeistof-vloeistof. Een dergelijk punt geeft omstandigheden van temperatuur, druk en samenstelling aan waarboven een mengsel zich in twee of meer verschillende vloeibare fasen zal scheiden.
Het kritieke punt van een specifieke stof wordt vaak bekeken in een fasediagram, een grafiek die het gedrag van de stof weergeeft bij verschillende temperatuur- en drukomstandigheden. Een dergelijke grafiek toont bijvoorbeeld een curve die het evenwicht tussen de vloeibare en gasvormige fasen weergeeft. Aan één kant van de lijn, bij hogere temperatuur en lagere druk, bevindt de stof zich in de gasfase. Aan de andere kant van de lijn, bij lagere temperatuur en hogere druk, bevindt de stof zich in de vloeibare fase. Bij voldoende hoge temperatuur en druk eindigt deze lijn op een enkel punt waarna het onderscheid tussen vloeistof en gas verdwijnt - het kritieke punt.
Superkritische vloeistoffen, die buiten het kritieke punt van een stof bestaan, hebben veel verschillende eigenschappen die doen denken aan de eigenschappen van zowel vloeistoffen als gassen. Net als vloeistoffen kunnen superkritische vloeistoffen als oplosmiddelen dienen; ze kunnen andere stoffen oplossen. Net als gassen hebben ze echter geen oppervlaktespanning.
De superkritische vloeistoffen die buiten het kritieke punt bestaan, zijn relatief zeldzaam van aard, maar ze bestaan wel. Diepzee vulkanen, bijvoorbeeld, bestaan diep in de oceaan en laten extreem hete stoffen vrij onder de extreem hoge druk op de oceaanbodem. Dit verwarmt het water rond de vulkaan, duwt het voorbij zijn kritieke punt en verandert het in een superkritische vloeistof. Sommige planeten, met name gasreuzen, bevatten stoffen bij zeer hoge temperaturen en druk aan hun kernen. De omstandigheden bij hoge temperaturen en druk zijn veel verder dan het kritieke punt voor de betrokken stoffen, dus ze bestaan als superkritische vloeistoffen.
Er zijn veel verschillende toepassingen van superkritische vloeistoffen in de wetenschap, de industrie en op andere gebieden. Hun oplosbaarheidseigenschappen maken ze nuttig voor chemici voor het oplossen van bepaalde stoffen. Ze kunnen ook worden gebruikt bij de productie van biodiesel. Superkritische methanol bijvoorbeeld wordt onderworpen aan een reeks reacties die resulteren in een hoeveelheid bruikbare brandstof.