Vad är en superkritisk gas?

Superkritisk gas, mer korrekt känd som superkritisk vätska, är ett distinkt tillstånd av materia som har egenskaper hos både en vätska och en gas. En superkritisk gas kan betraktas som ett mellanliggande tillstånd mellan vätskor och gaser. Superkritiska gaser skapas endast över materialets termodynamiska kritiska punkt. Detta betyder vanligtvis högt tryck, ofta mellan cirka 40 och 80 atmosfärer, även om det varierar mycket. Vissa kritiska punkter, särskilt vatten, är så höga som 218 atmosfärer och därefter. Superkritiska vätskor har låga viskositeter och höga diffusiviteter.

Superkritiska gaser kan diffundera in i och genom fasta ämnen som en gas, men löser också vissa material som en vätska. Superkritiska vätskor finns i minst två naturområden. Den första är runt hydrotermiska ventiler och ubåtvulkaner på havsbotten, där trycket är så stort att skapandet av en superkritisk gas är möjlig. Trycket 3 km (1,8 mi) under vattnet är 300 atmosfärer, MOre än tillräckligt. En annan naturlig superkritisk gas är den lägre atmosfären i Venus, som är mycket tät och het (93 atmosfärer, 735 K) vid ytan. Konstigt nog betyder detta att endast två tillstånd av materia finns på ytan: fast och superkritisk gas. Konventionella vätskor och gaser finns inte där.

Superkritiska vätskor har minst ett dussin industriella tillämpningar. Den ena är superkritisk vätskekostraktion, där superkritiska vätskor används för att extrahera en del material från en omgivande matris. Detta används för att extrahera koffein från kaffebönor. Superkritisk koldioxid suger koffeinet direkt ur dem. På liknande sätt används superkritiska vätskor vid superkritisk torkning, vilket extraherar en vätska från en matris. Detta används vid beredningen av biologiska prover för elektronmikroskopi, liksom syntesen av Airgel, ett material som har 12 Guinness World RecoRDS för egenskaper som lätthet och isolering.

Superkritisk vattenoxidation används för att oxidera farligt avfall, vilket gör dem säkra för bortskaffande. Processen används också för att syntetisera mikro- och nanopartiklar för olika farmaceutiska tillämpningar. Det motsatta av superkritisk vätskekostraktion kallas impregnering, varvid ett material introduceras till en matris snarare än avlägsnas. Listan fortsätter. Som ni ser är tillämpningarna av superkritiska vätskor många.