Ülekriitiline fluidum

Allikas: Vikipeedia
Tüüpiline aine olekudiagramm olenevalt rõhust ja temperatuurist. Kolmikpunkti koordinaadid on Ptp ja Ttp ning kriitilise punkti koordinaadid on Pcr ja Tcr. Kriitilisest punktist edasi on aine ülekriitilise fluidumi omadustega.

Ülekriitiliseks fluidumiks nimetatakse ainet, mille rõhk ja temperatuur on tema kriitilise punkti väärtustest kõrgemad. Seda olekut nimetatakse ülekriitiliseks olekuks (superkriitiline olek).

Iga aine olekudiagrammil on vedeliku ja aurufaasi tasakaalu kõveral (keemiskõveral) olemas kriitiline punkt, millest kõrgemal algab ülekriitiline piirkond. Kriitilisest punktist edasi on vedelik ja selle aur eraldamatud ning on kadunud erinevus vedela ja gaasilise oleku vahel.

Kriitilisest punktist kõrgematel rõhkudel ja temperatuuridel muudab temperatuuri ja rõhu muutus ainult fluidumi tihedust, kuid ei põhjusta ülekriitilise fluidumi üleminekut vedelasse või gaasilisse faasi. Ainete segude puhul on olukord sageli väga komplitseeritud kriitiliste punktide ja ülekriitiliste piirkondade määramisel, kuid see ei mõjuta kõige olulisemat – gaasilise ja vedela oleku eristamatust. Kriitilise punkti parameetrid on iga aine jaoks ainulaadsed.

Kasutamine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kriitilise punkti ümbruses väikestele rõhu ja temperatuuri muutustele vastavad suured muutused fluidumi tiheduses ja teistes füüsikalistes omadustes nagu viskoossus, difusioon, dielektriline läbitavus, soojusjuhtivus jm. Kuna ülekriitiliste fluidumite omadused on tavalistest lahustitest erinevad, võib nende kasutamine omada olulisi eelised ekstraktsioonil või reaktsioonikeskkonnana, kuna kombineeruvad gaasi sarnased massi ülekandeomadused ja vedeliku sarnased lahustamise omadused. Sellele lisaks saab neid omadusi laiades piirides muuta ja tulemuseks on lahusti lahustamisvõime varieerimine. Siit tuleneb fluidumi kasutamisel ekstrahendina võimalus selektiivseks ekstraktsiooniks ühe ja sama lahustiga. Praktikas kasutatakse kõige enam ülekriitilises olekus süsinikdioksiidi ja vett.

Kõige enam kasutatakse ülekriitilisi vedelikke:

  • ekstrahendina superkriitilise ekstraktsiooni protsessides
  • liikuva faasina ülekriitilise fluidumi kromatograafias
  • reaktsiooni keskkonnana

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Uurides ainete omadusi kõrgetel rõhkudel ja temperatuuridel tegi parun Charles Cagniard de la Tour 1822. aastal kindlaks ainetel kriitilise punkti olemasolu.

Alles 1978. aastast rakendati esmakordselt tööstuses kofeiini superkriitilist ekstraktsiooni kohviubadest.

Ainete kriitilisi parameetreid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Tabel. Mõnede ainete kriitilised parameetrid

Lahusti Kriitiline temperatuur, °C Kriitiline rõhk, atm Tihedus kriitilises punktis, g/cm3
süsinikdioksiid 31,1 72,8 0,468
vesi 374 218 0,315
metanool 240 79,9 0,272
etanool 241 60,6 0,276
atsetoon 235 46,4 0,278
ksenoon 16,6 57,6 1,113
ammoniaak 132 111 0,235

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]