I kemi, vad är en kritisk punkt?

August 14

Kritisk punkt är en term som används i termodynamik för att beskriva ett tryck och temperaturtillstånd bortom vilka distinktioner mellan faser, särskilt mellan gas och vätska, upphöra att existera. Bortom en sådan punkt, är en substans varken helt flytande eller fullständigt gasformiga; den visar egenskaper av både vätskefasen och gasfasen och refereras till som en superkritisk vätska. Det finns också en sådan sak som en vätske-vätske kritisk punkt. En sådan punkt betecknar betingelser för temperatur, tryck och sammansättning utöver vilken en blandning kommer att separera i två eller flera olika vätskefaser.

Den kritiska punkten för en specifik substans ses ofta på ett fasdiagram, ett diagram som visar beteendet av ämnet vid olika temperatur- och tryckförhållanden. En sådan diagrammet visar, till exempel, en kurva som representerar jämvikt mellan de flytande och gasformiga faser. Å en ena sidan av linjen, vid högre temperatur och lägre tryck, är det ämne i den gasformiga fasen. På andra sidan av linjen, vid lägre temperatur och högre tryck, är ämnet i vätskefas. Vid tillräckligt hög temperatur och tryck, avslutar denna linje i en enda punkt bortom vilken vätske gasfas skillnad försvinner - den kritiska punkten.

Superkritiska fluider, som existerar utanför en substans kritiska punkten, 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 substanser. Liksom gaser, men de har ingen ytspänning.

De superkritiska vätskor som finns bortom den kritiska punkten är relativt sällsynta i naturen, men de finns. Djuphavs vulkaner, till exempel, finns djupt i havet och släpper extremt varma ämnen i de extremt höga tryckförhållanden vid havsbotten. Detta värmer vattnet runt vulkanen, trycka den bortom dess kritiska punkt och göra den till en superkritisk vätska. Vissa planeter, särskilt gasjättar, innehåller ämnen vid mycket hög temperatur och tryckförhållanden vid sina kärnor. De höga temperatur- och tryckförhållanden är långt bortom den kritiska punkten för de ämnen som berörs, så de existerar som superkritiska fluider.

Det finns många olika tillämpningar av superkritiska vätskor inom vetenskap, industri och andra områden. Deras egenskaper löslighetsegenskaper gör dem användbara för kemister för upplösning av vissa ämnen. De kan också användas i produktionen av biodieselbränsle. Superkritisk metanol, till exempel, har genomgått en serie reaktioner som resulterar i en mängd användbart bränsle.

  • Det finns många användningsområden för superkritiska vätskor inom vetenskapen.