Kas yra superkritinės dujos?

Superkritinės dujos, tiksliau vadinamos superkritiniu skysčiu, yra atskira materijos būsena, turinti ir skysčio, ir dujų savybių. Superkritinės dujos gali būti laikomos tarpine būsena tarp skysčių ir dujų. Superkritinės dujos susidaro tik virš medžiagos termodinaminio kritinio taško. Paprastai tai reiškia aukštą slėgį, dažnai apie 40–80 atmosferų, nors jis labai skiriasi. Kai kurie kritiniai taškai, ypač vanduo, siekia 218 atmosferų ir daugiau. Superkritiniai skysčiai turi mažą klampumą ir didelį difuziškumą.

Superkritinės dujos gali pasklisti į kietas medžiagas ir per jas kaip dujos, bet taip pat ištirpdo tam tikras medžiagas, pavyzdžiui, skystį. Superkritiniai skysčiai randami mažiausiai dviejose gamtos srityse. Pirmasis yra aplink hidrotermines angas ir povandeninius ugnikalnius vandenyno dugne, kur slėgis yra toks didelis, kad gali susidaryti superkritinės dujos. Slėgis 3 km (1.8 mylios) po vandeniu yra 300 atmosferų, daugiau nei pakankamai. Kitos natūralios superkritinės dujos yra apatinė Veneros atmosfera, kuri yra labai tanki ir karšta (93 atmosferos, 735 K) paviršiuje. Kaip bebūtų keista, tai reiškia, kad paviršiuje galima rasti tik dvi materijos būsenas: kietąsias ir superkritines dujas. Įprastų skysčių ir dujų ten nėra.

Superkritiniai skysčiai turi mažiausiai keliolika pramoninių pritaikymų. Vienas iš jų yra superkritinių skysčių ekstrahavimas, kai superkritiniai skysčiai naudojami tam tikrai medžiagai iš aplinkinės matricos išgauti. Tai naudojama kofeinui iš kavos pupelių išgauti. Superkritinis anglies dioksidas išsiurbia kofeiną tiesiai iš jų. Panašiai superkritiniai skysčiai naudojami superkritiniam džiovinimui, kurio metu skystis išgaunamas iš matricos. Jis naudojamas ruošiant biologinius mėginius elektroninei mikroskopijai, taip pat aerogelio – medžiagos, kuriai priklauso 12 Gineso pasaulio rekordų, tokių kaip lengvumas ir izoliacija, sintezei.

Superkritinė vandens oksidacija naudojama pavojingoms atliekoms oksiduoti, todėl jas saugu šalinti. Šis procesas taip pat naudojamas mikro ir nano dalelėms sintetinti įvairioms farmacijos reikmėms. Superkritinio skysčio ekstrahavimo atvirkštinė pusė vadinama impregnavimu, kai medžiaga įvedama į matricą, o ne pašalinama. Sąrašas tęsiasi. Kaip matote, superkritinių skysčių pritaikymas yra daug.