Kas ir superkritiskā gāze?

Superkritiskā gāze, pareizāk pazīstama kā superkritiskais šķidrums, ir atšķirīgs vielas stāvoklis, kam ir gan šķidruma, gan gāzes īpašības. Superkritisku gāzi var uzskatīt par starpstāvokli starp šķidrumiem un gāzēm. Superkritiskās gāzes rodas tikai virs materiāla termodinamiskā kritiskā punkta. Tas parasti nozīmē augstu spiedienu, bieži no aptuveni 40 līdz 80 atmosfērām, lai gan tas ir ļoti atšķirīgs. Daži kritiskie punkti, jo īpaši ūdens, ir pat 218 atmosfēras un tālāk. Superkritiskajiem šķidrumiem ir zema viskozitāte un augsta difūzija.

Superkritiskās gāzes var difundēt cietās vielās un caur tām, piemēram, gāzi, bet arī izšķīdina noteiktus materiālus, piemēram, šķidrumu. Superkritiskie šķidrumi ir sastopami vismaz divās dabas zonās. Pirmā ir ap hidrotermālām atverēm un zemūdens vulkāniem okeāna dibenā, kur spiediens ir tik liels, ka ir iespējama superkritiskas gāzes veidošanās. Spiediens 3 km (1.8 jūdzes) zem ūdens ir 300 atmosfēras, kas ir vairāk nekā pietiekami. Vēl viena dabiska superkritiskā gāze ir Veneras apakšējā atmosfēra, kas virspusē ir ļoti blīva un karsta (93 atmosfēras, 735 K). Savādi, bet tas nozīmē, ka uz virsmas var atrast tikai divus matērijas stāvokļus: cieto un superkritisko gāzi. Parastie šķidrumi un gāzes tur nepastāv.

Superkritiskajiem šķidrumiem ir vismaz ducis rūpniecisku pielietojumu. Viens no tiem ir superkritiskā šķidruma ekstrakcija, kur superkritiskos šķidrumus izmanto, lai iegūtu kādu materiālu no apkārtējās matricas. To izmanto, lai no kafijas pupiņām iegūtu kofeīnu. Superkritiskais oglekļa dioksīds izsūc kofeīnu tieši no tiem. Līdzīgi superkritiskie šķidrumi tiek izmantoti superkritiskajā žāvēšanā, kas ekstrahē šķidrumu no matricas. To izmanto bioloģisko paraugu sagatavošanā elektronu mikroskopijai, kā arī aerogēla sintēzei, materiālam, kuram pieder 12 Ginesa pasaules rekordi par tādām īpašībām kā vieglums un izolācija.

Superkritiskā ūdens oksidēšana tiek izmantota, lai oksidētu bīstamos atkritumus, padarot tos drošus iznīcināšanai. Process tiek izmantots arī mikro un nanodaļiņu sintezēšanai dažādiem farmācijas lietojumiem. Superkritiskā šķidruma ekstrakcijas reverso sauc par impregnēšanu, kad materiāls tiek ievadīts matricā, nevis noņemts. Saraksts turpinās. Kā redzat, superkritisko šķidrumu pielietojums ir daudz.