Mikä on kemian kriittinen piste?

Kriittinen kohta on termodynamiikassa käytetty termi kuvaamaan paine- ja lämpötilaolosuhteita, joiden ylittyessä vaiheiden, erityisesti kaasun ja nesteen, välinen ero lakkaa olemasta. Tämän jälkeen aine ei ole täysin nestemäinen eikä täysin kaasumainen; se näyttää sekä neste- että kaasufaasin ominaisuudet ja sitä kutsutaan ylikriittiseksi nesteeksi. On myös sellainen asia kuin neste-neste kriittinen piste. Tällainen piste tarkoittaa lämpötilan, paineen ja koostumuksen olosuhteita, joiden ylittyessä seos jakautuu kahteen tai useampaan eri nestefaasiin.

Tietyn aineen kriittinen piste näkyy usein vaihekaaviossa, kaaviossa, joka osoittaa aineen käyttäytymisen eri lämpötila- ja paineolosuhteissa. Tällainen kaavio näyttää esimerkiksi käyrän, joka edustaa neste- ja kaasufaasien välistä tasapainoa. Putken toisella puolella, korkeammassa lämpötilassa ja alemmassa paineessa, aine on kaasufaasissa. Linjan toisella puolella, alhaisemmassa lämpötilassa ja korkeammassa paineessa, aine on nestefaasissa. Riittävän korkeassa lämpötilassa ja paineessa tämä linja päättyy yhteen pisteeseen, jonka jälkeen neste-kaasufaasiero katoaa-kriittinen piste.

Ylikriittisillä nesteillä, joita esiintyy aineen kriittisen pisteen ulkopuolella, on monia erilaisia ​​ominaisuuksia, jotka muistuttavat sekä nesteiden että kaasujen ominaisuuksia. Nesteiden tavoin ylikriittiset nesteet voivat toimia liuottimina; ne voivat liuottaa muita aineita. Kaasuilla ei kuitenkaan ole pintajännitystä.

Ylikriittiset nesteet, joita on kriittisen pisteen ulkopuolella, ovat luonteeltaan suhteellisen harvinaisia, mutta niitä on. Esimerkiksi syvänmeren tulivuoret ovat syvällä meressä ja vapauttavat erittäin kuumia aineita merenpohjan äärimmäisen korkeisiin paineisiin. Tämä lämmittää tulivuoren ympärillä olevaa vettä, työntää sen kriittisen pisteensä yli ja muuttaa sen ylikriittiseksi nesteeksi. Jotkut planeetat, erityisesti kaasujättiläiset, sisältävät ytimissään aineita erittäin korkeissa lämpötila- ja paineolosuhteissa. Korkeat lämpötila- ja paineolosuhteet ovat kaukana kyseisten aineiden kriittisestä pisteestä, joten ne ovat ylikriittisiä nesteitä.

Ylikriittisille nesteille on monia erilaisia ​​sovelluksia tieteessä, teollisuudessa ja muilla aloilla. Niiden liukoisuusominaisuudet tekevät niistä hyödyllisiä kemisteille tiettyjen aineiden liuottamiseksi. Niitä voidaan käyttää myös biodieselin tuottamiseen. Esimerkiksi ylikriittinen metanoli käy läpi useita reaktioita, jotka johtavat käyttökelpoisen polttoaineen määrään.