Co to jest płyn nadkrytyczny?
Płyn nadkrytyczny to substancja podgrzana powyżej punktu krytycznego. Punktem krytycznym substancji jest punkt, w którym ciśnienie krytyczne i temperatura krytyczna współistnieją, umożliwiając istnienie substancji w postaci płynnej i gazowej w równowadze. Rezultatem wzięcia substancji powyżej tego punktu jest to, że płyn ma rozpuszczalne właściwości cieczy, ale dyfundujące właściwości gazu. Oznacza to, że może rozpuszczać substancje takie jak ciecz podczas rozszerzania, aby napełnić pojemnik jak gaz. Te unikalne właściwości pozwalają na stosowanie go w różnych branżach.
Gdy substancja jest wzięta powyżej punktu krytycznego, staje się płynem nadkrytycznym. Aby płyn stał się nadkrytyczny, osoba musi znać temperaturę krytyczną i ciśnienie krytyczne. Zwykle gaz o wysokiej temperaturze można zamienić w ciecz z dodatkiem ciśnienia, a ciecz pod wysokim ciśnieniem może zamienić się w gaz z dodatkiem ciepła. Ciśnienie krytyczne to ciśnienie, powyżej którego substancja nie może istnieć jako gaz pomimo tego, jak wysoka jest temperatura. Podobnie temperatura krytyczna to punkt, powyżej którego substancja nie może być cieczą, pomimo tego, jak wysokie jest ciśnienie.
Gdy substancja jest podgrzewana powyżej temperatury krytycznej i jest poddawana ciśnieniu powyżej ciśnienia krytycznego, pojawia się interesujące zjawisko. Substancja nie może być ani cieczą, ani gazem. Ma raczej właściwości obu. Linie między fazami materii praktycznie znikają, a płyn zmienia właściwości. Nowy płyn nadkrytyczny ma właściwości zarówno cieczy, jak i gazu.
Jednym z często stosowanych płynów nadkrytycznych jest dwutlenek węgla. Dobrą substancją jest przekształcenie się w płyn nadkrytyczny, ponieważ jego temperatura krytyczna wynosi 31 ° C 87,8 ° F, a ciśnienie krytyczne 73 atmosfer (około 55 480 mm Hg). Gdy jest to płyn nadkrytyczny, właściwości dwutlenku węgla można zmieniać wraz ze zmianami temperatury i ciśnienia. Na przykład manipulowanie ciśnieniem może zmienić, które substancje rozpuszczą się w płynie. Ponieważ dwutlenek węgla jest cząsteczką niepolarną, można dodać modyfikatory, aby zwiększyć jego zdolność do rozpuszczania cząsteczek polarnych.
Niektóre płyny nadkrytyczne można wykorzystać do ekstrakcji większej ilości pożądanej substancji w krótszym czasie. Te i inne właściwości umożliwiają ich stosowanie w wielu różnych branżach. Na przykład przemysł spożywczy i farmaceutyczny może wykorzystywać płyn do ekstrakcji niektórych związków z żywności. Używając płynu nadkrytycznego, takiego jak dwutlenek węgla, naukowiec może ekstrahować kwasy tłuszczowe, oleje i przeciwutleniacze bez pozostawiania chemicznej pozostałości na ekstrakcie. Nadkrytyczny dwutlenek węgla ma również stosunkowo niską temperaturę, dlatego można go stosować w przypadkach, w których substancja chemiczna nie może być narażona na wysokie ciepło.