Vad är en superkritisk gas?

Superkritisk gas, mer korrekt känd som superkritisk vätska, är ett tydligt ämnesläge 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 ovanför 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 till och genom fasta ämnen som en gas, men löser också upp vissa material som en vätska. Superkritiska vätskor finns i minst två naturområden. Den första handlar om hydrotermiska ventiler och ubåt vulkaner på havsbotten, där trycket är så stort att det är möjligt att skapa en superkritisk gas. Trycket 3 km (1,8 mi) under vattnet är 300 atmosfärer, mer än tillräckligt. En annan naturlig superkritisk gas är den nedre atmosfären i Venus, som är mycket tät och varm (93 atmosfärer, 735 K) vid ytan. Märkligt nog betyder detta att endast två tillstånd av materia kan hittas 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 vätskeextraktion, där superkritiska vätskor används för att extrahera lite material från en omgivande matris. Detta används för att utvinna koffein från kaffebönor. Superkritisk koldioxid suger koffeinet direkt ur dem. På liknande sätt används superkritiska vätskor vid superkritisk torkning, som extraherar en vätska från en matris. Detta används vid framställning av biologiska prover för elektronmikroskopi, samt syntes av airgel, ett material som har 12 Guinness World Records för egenskaper såsom ljushet och isolering.

Superkritisk vattenoxidation används för att oxidera farligt avfall, vilket gör det säkert för bortskaffande. Processen används också för att syntetisera mikro- och nanopartiklar för olika farmaceutiska tillämpningar. Det motsatta av extraktion av superkritisk vätska kallas impregnering, varigenom ett material införs i en matris snarare än avlägsnas. Listan fortsätter. Som ni ser är användningarna av superkritiska vätskor många.