Co to jest gaz nadkrytyczny?

Gaz nadkrytyczny, bardziej poprawnie znany jako płyn nadkrytyczny, jest odrębnym stanem materii, który ma właściwości zarówno cieczy, jak i gazu. Gaz nadkrytyczny można uznać za stan pośredni między cieczami i gazami. Gazy nadkrytyczne są tworzone tylko nad termodynamicznym punktem krytycznym materiału. Zazwyczaj oznacza to wysokie ciśnienia, często między około 40 a 80 atmosferami, choć różni się to znacznie. Niektóre punkty krytyczne, w szczególności woda, mają nawet 218 atmosfery i nie tylko. Płyny nadkrytyczne mają niskie lepkości i wysokie dyfuzyjności.

Gazy nadkrytyczne mogą rozpowszechniać się w substancje stałe, takie jak gaz, ale także rozpuszcza niektóre materiały, takie jak ciecz. Płyny nadkrytyczne występują w co najmniej dwóch obszarach natury. Pierwszy dotyczy otworów wentylacyjnych i wulkanów podwodnych na podłodze oceanu, gdzie ciśnienie jest tak duże, że możliwe jest tworzenie gazu nadkrytycznego. Ciśnienie 3 km (1,8 m) pod wodą wynosi 300 atmosfery, MORe niż wystarczy. Kolejnym naturalnym gazem nadkrytycznym jest niższa atmosfera Wenus, która jest bardzo gęsta i gorąca (93 atmosfery, 735 K) na powierzchni. Co dziwne, oznacza to, że na powierzchni można znaleźć tylko dwa stany materii: gaz stały i nadkrytyczny. Tam nie istnieją konwencjonalne ciecze i gazy.

Płyny nadkrytyczne mają co najmniej tuzin zastosowań przemysłowych. Jednym z nich jest ekstrakcja płynów nadkrytycznych, w której płyny nadkrytyczne stosuje się do wydobywania niektórych materiałów z otaczającej matrycy. Służy to do wydobywania kofeiny z ziarna kawy. Nadkrytyczny dwutlenek węgla wysysa z nich kofeinę. Podobnie płyny nadkrytyczne stosuje się w superkrytycznym suszeniu, które wydobywa ciecz z matrycy. Jest to stosowane w przygotowaniu próbek biologicznych do mikroskopii elektronowej, a także w syntezie airgel, materiału, który zawiera 12 Guinness World RecoRDS dla właściwości takich jak lekkość i izolacja.

nadkrytyczne utlenianie wody służy do utleniania niebezpiecznych odpadów, co czyni je bezpiecznymi do usuwania. Proces ten jest również stosowany do syntezy mikro i nano-cząstek do różnych zastosowań farmaceutycznych. Odwrotność ekstrakcji płynu nadkrytycznego nazywana jest impregnacją, w której materiał wprowadza się do matrycy, a nie usuwana. Lista jest długa. Jak widać, zastosowania płynów nadkrytycznych są liczne.