¿Qué es el estado supercrítico (un estado de la materia)?

Estado supercrítico (SC) Desde que Andrews descubrió por primera vez el fenómeno crítico en 1869, se han llevado a cabo diversos trabajos de investigación, entre ellos Hannay y Hogarth midieron la solubilidad de sólidos en fluidos supercríticos en 1879 y 1937. En 2001, Michels y otros midieron con precisión el estado del CO2 cerca del punto crítico y así sucesivamente. En el diagrama de fases de una sustancia pura, la línea de equilibrio gas-líquido de un fluido general tiene un punto final: el punto crítico. La temperatura y la presión correspondientes aquí son la temperatura crítica (Tc) y la presión crítica (Pc). Cuando la temperatura y la presión del fluido están por encima de Tc y Pc, el fluido se encuentra en un estado supercrítico (estado supercrítico, denominado estado SC). Muchas de las propiedades físicas y químicas de los fluidos supercríticos se encuentran entre las de los gases y los líquidos, y tienen las ventajas de ambos, como tener coeficientes de solubilidad y transferencia de calor similares a los de los líquidos, y coeficientes de viscosidad y coeficientes de difusión similares a los de los líquidos. gases. Al mismo tiempo, también tiene características obvias que lo diferencian de los estados gaseoso y líquido: (1) se puede obtener cualquier densidad entre los estados gaseoso y líquido (2) cerca del punto crítico, pequeños cambios de presión pueden provocar enormes cambios; cambios de densidad. Dado que la viscosidad, la constante dieléctrica, el coeficiente de difusión y la solubilidad están relacionados con la densidad, las propiedades físicas y químicas de los fluidos supercríticos se pueden controlar fácilmente ajustando la presión. En comparación con los disolventes orgánicos comúnmente utilizados, los fluidos supercríticos, especialmente SC CO2 y SC H2O, también son disolventes respetuosos con el medio ambiente. Son estas ventajas las que hacen que los fluidos supercríticos tengan un amplio potencial de aplicación, y la tecnología de extracción y separación de fluidos supercríticos se ha utilizado ampliamente en medicina. La extracción de fluidos supercríticos (SPE) es una nueva tecnología de extracción. La tecnología de extracción de fluidos supercríticos utiliza gas en condiciones supercríticas como agente de extracción para extraer y separar ciertos componentes de líquidos o sólidos. El gas en condiciones supercríticas, también llamado fluido supercrítico (SF), es una sustancia que existe en forma de fluido por encima de la temperatura crítica (Tc) y la presión crítica (Pc). Generalmente se encuentran dióxido de carbono (CO2), nitrógeno (N2), óxido de dinitrógeno (N2O), etileno (C2H4), trifluorometano (CHF3), etc. El principio básico de la extracción con fluido supercrítico: cuando el gas está en estado supercrítico, Se convierte en un medio de propiedad. Es un estado monofásico entre líquido y gas. Tiene una densidad similar a la del líquido. Aunque su viscosidad es mayor que la del gas, es significativamente menor que la del líquido. 100 veces mayor que el líquido. Por lo tanto, tiene mejor permeabilidad y estabilidad a los materiales. Tiene una gran capacidad de disolución y puede extraer ciertos componentes del material. La densidad y la constante dieléctrica del fluido supercrítico aumentan con el aumento de la presión del cerrado. sistema, y ​​la polaridad aumenta. El programa se puede utilizar para aumentar la presión de diferentes polaridades. Los componentes se extraen en partes. Una vez completada la extracción, la temperatura o presión del sistema se cambia para que el fluido supercrítico se convierta en normal. gas y escapes. Los componentes extraídos en el material pueden precipitarse total o básicamente por completo para lograr el propósito de extracción y separación. Los cuatro estados de la materia (sólido, líquido, gaseoso y estado supercrítico) cambian con su temperatura y presión. por ejemplo, el CO2 está en el punto triple (T), con tres fases de sólido, líquido y gas** *La temperatura almacenada T(tr) es -56,4 ℃ (217 K) y la presión P(tr) es. 5,2 × 105 Pa. La línea de presión de vapor de CO2 termina en el punto crítico C (Tc = 31,3 ℃, Pc = 73,8 × 105 Pa, ρc = 0,47 g/cm3). Por encima del punto crítico, la interfaz entre las fases líquida y gaseosa desaparece. , convirtiéndose en un fluido supercrítico (SF) [2]. El coeficiente de difusión del SF (~10-4cm2/s) es mayor que el de los líquidos ordinarios (~10-5cm2/s) es un orden de magnitud mayor, y su viscosidad. (~10-4N s/m2) es un orden de magnitud menor que el de los líquidos ordinarios (~10-3Ns/m2). En comparación con el sistema de extracción líquido-líquido, el sistema SF tiene una rápida transferencia de masa y velocidad de extracción. Por lo tanto, puede penetrar eficazmente en los huecos de muestras sólidas para la extracción y separación. La densidad del SF cambia con la temperatura y la presión, lo que hace que su parámetro de solubilidad cambie a un nivel más bajo, el parámetro de solubilidad del SF-. El CO2 es similar al del hexano; a densidades más altas, puede ser similar al del cloroformo. Por lo tanto, al controlar la densidad del SF (temperatura y presión), se puede obtener la concentración del disolvente requerida. La concentración del disolvente se puede cambiar arbitrariamente. para adaptarse a diferentes solutos.

En términos generales, el SF puede disolver eficazmente sólidos no polares y también puede realizar una extracción selectiva según la polaridad del soluto, que se utiliza ampliamente en los campos de la separación y la química analítica. El CO2 tiene una temperatura y presión críticas más bajas, es barato, no tóxico y tiene baja actividad, por lo que el SF-CO2 se utiliza a menudo para extraer sustancias no polares y ligeramente polares. En estado supercrítico, el fluido tiene las características duales de las fases gaseosa y líquida. No solo tiene un alto coeficiente de difusión y una baja viscosidad comparable a la del gas, sino que también tiene una densidad similar a la del líquido y una buena solubilidad de las sustancias. Su densidad es muy sensible a los cambios de temperatura y presión y es proporcional a su solubilidad dentro de un cierto rango de presión. Por lo tanto, la solubilidad de una sustancia se puede cambiar controlando la temperatura y la presión. Los fluidos supercríticos se han utilizado en la extracción, síntesis, análisis y procesamiento de fármacos.

Materiales de referencia: /content/20060405/42865.htm