Vad är en kritisk punkt inom kemi?
Kritisk punkt är en term som används i termodynamik för att beskriva ett tryck- och temperaturtillstånd utöver vilket skillnader mellan faser, särskilt mellan gas och vätska, upphör att existera. Utöver en sådan punkt är ett ämne varken helt flytande eller helt gasformigt; den visar egenskaperna för både vätskefasen och gasfasen och kallas en superkritisk vätska. Det finns också något sådant som en kritisk vätska-vätska. En sådan punkt anger betingelser för temperatur, tryck och sammansättning utöver vilken en blandning kommer att separeras i två eller flera olika vätskefaser.
Den kritiska punkten för ett specifikt ämne ses ofta på ett fasdiagram, ett diagram som visar ämnets beteende vid olika temperatur- och tryckförhållanden. Ett sådant diagram visar till exempel en kurva som representerar jämvikten mellan vätske- och gasfaserna. På ena sidan av linjen, vid högre temperatur och lägre tryck, är ämnet i gasfasen. På den andra sidan av linjen, vid lägre temperatur och högre tryck, är ämnet i vätskefasen. Vid tillräckligt hög temperatur och tryck slutar denna ledning i en enda punkt utöver vilken skillnaden mellan vätska-gasfasen försvinner - den kritiska punkten.
Superkritiska vätskor, som finns utanför ett ämnes kritiska punkt, har många olika egenskaper som påminner om egenskaperna hos både vätskor och gaser. Liksom vätskor kan superkritiska vätskor fungera som lösningsmedel; de kan lösa andra ämnen. Liksom gaser har de emellertid ingen ytspänning.
De superkritiska vätskorna som finns utanför den kritiska punkten är relativt sällsynta i naturen, men de finns. Djuphavsvulkaner existerar till exempel djupt i havet och släpper extremt heta ämnen i de extremt högtrycksförhållandena på havsbotten. Detta värmer vattnet runt vulkanen, skjuter det bortom dess kritiska punkt och förvandlar det till en superkritisk vätska. Vissa planeter, särskilt gasjättar, innehåller ämnen vid mycket höga temperatur- och tryckförhållanden vid deras kärnor. Förhållandena med hög temperatur och tryck är långt utanför den kritiska punkten för de ämnen som är involverade, så de finns som superkritiska vätskor.
Det finns många olika tillämpningar av superkritiska vätskor inom vetenskap, industri och andra områden. Deras löslighetsegenskaper gör dem användbara för kemister för att lösa upp vissa ämnen. De kan också användas för produktion av biodieselbränslen. Superkritisk metanol, till exempel, förs genom en serie reaktioner som resulterar i en mängd användbart bränsle.