Kas ir superkritiskais šķidrums?

Kad viela tiek pacelta virs tās kritiskā punkta, tā kļūst par superkritisku šķidrumu. Lai šķidrums kļūtu superkritisks, cilvēkam jāzina kritiskā temperatūra un kritiskais spiediens. Parasti gāzi augstā temperatūrā var pārvērst par šķidrumu, pievienojot spiedienu, un šķidrumu ar augstu spiedienu var pārvērst par gāzi, pievienojot siltumu. Kritiskais spiediens ir spiediens, virs kura viela nevar pastāvēt kā gāze, neskatoties uz to, cik augsta ir temperatūra. Tāpat kritiskā temperatūra ir punkts, virs kura viela nevar būt šķidra, neskatoties uz to, cik augsts ir spiediens.

Kad viela tiek uzkarsēta virs kritiskās temperatūras un tiek pakļauta spiedienam, kas pārsniedz kritisko spiedienu, rodas interesanta parādība. Viela nevar būt ne šķidrums, ne gāze. Drīzāk tam ir abu īpašības. Līnijas starp matērijas fāzēm praktiski pazūd, un šķidrums maina īpašības. Jaunajam superkritiskajam šķidrumam piemīt gan šķidruma, gan gāzes īpašības.

Viens no bieži izmantotajiem superkritiskajiem šķidrumiem ir oglekļa dioksīds. Tā ir laba viela, lai pārvērstos par superkritisko šķidrumu, jo tās kritiskā temperatūra ir 87.8 °F (31 °C) un kritiskais spiediens ir 73 atmosfēras. Kad tas ir superkritisks šķidrums, oglekļa dioksīda īpašības var mainīties, mainoties temperatūrai un spiedienam. Piemēram, manipulējot ar spiedienu, var mainīties, kuras vielas šķidrumā izšķīst. Tā kā oglekļa dioksīds ir nepolāra molekula, var pievienot modifikatorus, lai palielinātu tā spēju izšķīdināt polārās molekulas.

Dažus superkritiskos šķidrumus var izmantot, lai īsākā laika periodā iegūtu lielāku daudzumu vēlamās vielas. Šīs un citas īpašības ļauj tos izmantot daudzās nozarēs. Piemēram, pārtikas un farmācijas rūpniecība var izmantot šķidrumu, lai no pārtikas iegūtu noteiktus savienojumus. Izmantojot superkritisku šķidrumu, piemēram, oglekļa dioksīdu, zinātnieks var iegūt taukskābes, eļļas un antioksidantus, neatstājot uz ekstrakta ķīmiskas atliekas. Superkritiskajam oglekļa dioksīdam ir arī salīdzinoši zema temperatūra, tāpēc to var izmantot gadījumos, kad ķīmisko vielu nevar pakļaut lielam karstumam.