Kas yra kritinis taškas chemijoje?

Kritinis taškas yra terminas, naudojamas termodinamikoje, apibūdinantis slėgio ir temperatūros sąlygas, po kurių nustoja būti skirtumai tarp fazių, ypač tarp dujų ir skysčio. Už tokio taško medžiaga nėra nei visiškai skysta, nei visiškai dujinė; jis rodo tiek skystosios, tiek dujinės fazės savybes ir yra vadinamas superkritiniu skysčiu. Taip pat yra toks dalykas kaip skysčio-skysčio kritinis taškas. Toks taškas reiškia temperatūros, slėgio ir sudėties sąlygas, kurias viršijus mišinys išsiskirs į dvi ar daugiau skirtingų skysčio fazių.

Konkrečios medžiagos kritinis taškas dažnai matomas fazių diagramoje, diagramoje, kuri parodo medžiagos elgseną skirtingomis temperatūros ir slėgio sąlygomis. Tokia diagrama rodo, pavyzdžiui, kreivę, vaizduojančią pusiausvyrą tarp skystos ir dujinės fazės. Vienoje linijos pusėje esant aukštesnei temperatūrai ir mažesniam slėgiui medžiaga yra dujinėje fazėje. Kitoje linijos pusėje esant žemesnei temperatūrai ir aukštesniam slėgiui medžiaga yra skystoje fazėje. Esant pakankamai aukštai temperatūrai ir slėgiui, ši linija baigiasi viename taške, už kurio išnyksta skysčio ir dujų fazių skirtumas – kritinis taškas.

Superkritiniai skysčiai, esantys už kritinio medžiagos taško, turi daug skirtingų savybių, kurios primena tiek skysčių, tiek dujų savybes. Kaip ir skysčiai, superkritiniai skysčiai gali tarnauti kaip tirpikliai; jie gali ištirpinti kitas medžiagas. Tačiau, kaip ir dujos, jos neturi paviršiaus įtempimo.

Superkritiniai skysčiai, esantys už kritinio taško, gamtoje yra gana reti, tačiau jie egzistuoja. Pavyzdžiui, giliavandeniai ugnikalniai egzistuoja giliai vandenyne ir išskiria itin karštas medžiagas į itin aukšto slėgio sąlygas vandenyno dugne. Tai šildo vandenį aplink ugnikalnį, išstumdamas jį už kritinio taško ir paversdamas jį superkritiniu skysčiu. Kai kurių planetų, ypač dujų milžinų, šerdyje yra medžiagų, kurių temperatūra ir slėgis labai aukšta. Aukštos temperatūros ir slėgio sąlygos gerokai viršija kritinį atitinkamų medžiagų tašką, todėl jie egzistuoja kaip superkritiniai skysčiai.

Yra daug įvairių superkritinių skysčių pritaikymo moksle, pramonėje ir kitose srityse. Dėl jų tirpumo savybių jie yra naudingi chemikams tirpinant tam tikras medžiagas. Jie taip pat gali būti naudojami biodyzelino gamyboje. Pavyzdžiui, superkritinis metanolis yra veikiamas reakcijų, dėl kurių susidaro tinkamas naudoti kuro kiekis.