Στη χημεία, τι είναι ένα κρίσιμο σημείο;

Το κρίσιμο σημείο είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται στη θερμοδυναμική για να περιγράψει μια κατάσταση πίεσης και θερμοκρασίας πέρα από την οποία οι διακρίσεις μεταξύ των φάσεων, ιδιαίτερα μεταξύ του αερίου και του υγρού, παύουν να υπάρχουν.Πέρα από ένα τέτοιο σημείο, μια ουσία δεν είναι ούτε εντελώς υγρή ούτε εντελώς αέρια.Εμφανίζει τις ιδιότητες τόσο της υγρής φάσης όσο και της αέρια φάση και αναφέρεται ως υπερκρίσιμο υγρό.Υπάρχει επίσης κάτι τέτοιο όπως ένα κρίσιμο σημείο υγρού-υγρού.Ένα τέτοιο σημείο υποδηλώνει συνθήκες θερμοκρασίας, πίεσης και σύνθεσης πέρα από το οποίο ένα μίγμα θα διαχωριστεί σε δύο ή περισσότερες διαφορετικές υγρές φάσεις.

Το κρίσιμο σημείο μιας συγκεκριμένης ουσίας αντιμετωπίζεται συχνά σε ένα διάγραμμα φάσης, ένα γράφημα που δείχνει τη συμπεριφορά τουΗ ουσία σε διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης.Ένα τέτοιο διάγραμμα δείχνει, για παράδειγμα, μια καμπύλη που αντιπροσωπεύει την ισορροπία μεταξύ των φάσεων υγρού και αερίων.Στη μία πλευρά της γραμμής, σε υψηλότερη θερμοκρασία και χαμηλότερη πίεση, η ουσία βρίσκεται στην αέρια φάση.Από την άλλη πλευρά της γραμμής, σε χαμηλότερη θερμοκρασία και υψηλότερη πίεση, η ουσία βρίσκεται στην υγρή φάση.Σε επαρκώς υψηλή θερμοκρασία και πίεση, αυτή η γραμμή τερματίζεται σε ένα μόνο σημείο πέρα από το οποίο η διάκριση φάσης υγρού-αερίου εξαφανίζεται mdash;Το κρίσιμο σημείο.

Supercritical υγρά, τα οποία υπάρχουν πέρα από το κρίσιμο σημείο μιας ουσίας, έχουν πολλές διαφορετικές ιδιότητες που θυμίζουν τις ιδιότητες τόσο των υγρών όσο και των αερίων.Όπως τα υγρά, τα υπερκρίσιμα υγρά μπορούν να χρησιμεύσουν ως διαλύτες.Μπορούν να διαλύουν άλλες ουσίες.Όπως τα αέρια, ωστόσο, δεν έχουν επιφανειακή ένταση.

Τα υπερκρίσιμα υγρά που υπάρχουν πέρα από το κρίσιμο σημείο είναι σχετικά σπάνιες στη φύση, αλλά υπάρχουν.Τα ηφαίστεια βαθιάς θάλασσας, για παράδειγμα, υπάρχουν βαθιά στον ωκεανό και απελευθερώνουν εξαιρετικά καυτές ουσίες στις εξαιρετικά υψηλές συνθήκες πίεσης στο πάτωμα του ωκεανού.Αυτό θερμαίνει το νερό γύρω από το ηφαίστειο, ωθώντας το πέρα από το κρίσιμο σημείο του και μετατρέποντάς το σε υπερκρίσιμο υγρό.Μερικοί πλανήτες, ιδιαίτερα γίγαντες αερίου, περιέχουν ουσίες σε πολύ υψηλές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης στους πυρήνες τους.Οι συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης είναι πολύ πέρα από το κρίσιμο σημείο για τις εμπλεκόμενες ουσίες, έτσι ώστε να υπάρχουν ως υπερκρίσιμα υγρά.

Υπάρχουν πολλές διαφορετικές εφαρμογές υπερκρίσιμων υγρών στην επιστήμη, τη βιομηχανία και άλλους τομείς.Οι ιδιότητες διαλυτότητάς τους τις καθιστούν χρήσιμες για τους χημικούς για τη διάλυση ορισμένων ουσιών.Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή καυσίμων βιοντίζελ.Η υπερκρίσιμη μεθανόλη, για παράδειγμα, τίθεται μέσω μιας σειράς αντιδράσεων που οδηγούν σε ποσότητα χρήσιμου καυσίμου.