Hva er en superkritisk gass?

Superkritisk gass, mer riktig kjent som superkritisk væske, er en distinkt tilstand av materie som har egenskaper til både en væske og en gass. En superkritisk gass kan betraktes som en mellomliggende tilstand mellom væsker og gasser. Superkritiske gasser skapes bare over et materialets termodynamiske kritiske punkt. Dette betyr vanligvis høyt trykk, ofte mellom 40 og 80 atmosfærer, selv om det varierer veldig. Noen kritiske punkter, spesielt vann, er så høye som 218 atmosfærer og utover. Superkritiske væsker har lave viskositeter og høye diffusiviteter.

Superkritiske gasser kan diffundere til og gjennom faste stoffer som en gass, men løser også opp visse materialer som en væske. Superkritiske væsker finnes i minst to naturområder. Den første er rundt hydrotermiske ventilasjonsåpninger og ubåtvulkaner på havbunnen, hvor trykket er så stort at det er mulig å lage en superkritisk gass. Trykket 3 km under vann er 300 atmosfærer, mer enn nok. En annen naturlig superkritisk gass er den nedre atmosfæren til Venus, som er veldig tett og varm (93 atmosfærer, 735 K) ved overflaten. Merkelig nok betyr dette at det bare er to tilstandsforhold på overflaten: fast og superkritisk gass. Konvensjonelle væsker og gasser finnes ikke der.

Superkritiske væsker har minst et dusin industrielle anvendelser. Den ene er ekstrakritisk væskeekstraksjon, der superkritiske væsker brukes til å trekke ut noe materiale fra en omgivende matrise. Dette brukes til å trekke ut koffein fra kaffebønner. Superkritisk karbondioksid suger koffeinet rett ut av dem. Tilsvarende brukes superkritiske væsker i superkritisk tørking, som trekker ut en væske fra en matrise. Dette brukes til fremstilling av biologiske prøver for elektronmikroskopi, samt syntese av airgel, et materiale som inneholder 12 Guinness World Records for egenskaper som letthet og isolasjon.

Superkritisk vannoksidasjon brukes til å oksidere farlig avfall, noe som gjør det trygt for avhending. Prosessen brukes også til å syntetisere mikro- og nanopartikler for forskjellige farmasøytiske anvendelser. Det motsatte av ekstrakritisk væskeekstraksjon kalles impregnering, hvorved et materiale blir introdusert i en matrise i stedet for fjernet. Listen fortsetter. Som du kan se, er anvendelsene av superkritiske væsker mange.