Fluidul supercritic este

Fluid supercritic (GFR) - numit starea de materie. în care dispare diferența dintre fazele lichid și gaz. Orice substanță care se află la o temperatură și o presiune deasupra punctului critic. este un fluid supercritic. Proprietățile substanței în stare supercritică sunt intermediare între proprietățile sale în fazele gaz și lichid. Deci, GFR are o densitate mare. aproape de lichid și viscozitate scăzută. ca gaze. Coeficientul de difuzie are o valoare intermediară între lichid și gaz. Substanțele în stare supercritică pot fi utilizate ca substituenți pentru solvenții organici în procesele de laborator și industriale. Cele mai interesante și mai răspândite în legătură cu anumite proprietăți au fost apa supercritică și dioxidul de carbon supercritic [1] [2].

Proprietățile substanțelor în stare supercritică

Tabelul 1 prezintă parametrii critici și masa moleculară pentru substanțele cele mai frecvent utilizate.

Tabelul 1. Parametrii critici ai diferiților solvenți (Reid și colab., 1987), [3]. [4]

Temperatură critică, TCR

Presiune critică, Pcrit

Una dintre cele mai importante proprietăți ale stării supercritice este capacitatea de dizolvare a substanțelor. Prin modificarea temperaturii sau a presiunii fluidului, proprietățile sale pot fi variate într-un domeniu larg. Astfel, este posibil să se obțină un fluid care este similar în proprietăți cu lichidul sau gazul. Capacitatea de dizolvare a fluidului crește odată cu creșterea densității (la o temperatură constantă). Pe măsură ce densitatea crește odată cu creșterea presiunii, schimbarea presiunii poate afecta solubilitatea fluidului (la o temperatură constantă). În cazul dependenței de temperatură a proprietăților fluidului este ceva mai complex - la fluid solubilizarea densitate constantă crește și capacitate, dar în apropierea punctului critic al o ușoară creștere a temperaturii poate duce la o scădere bruscă a densității și, în consecință, puterea solventului [5]. Fluidele supercritice se amestecă nelimitat între ele, astfel încât atunci când se atinge punctul critic al amestecului, sistemul va fi întotdeauna monofazat. Temperatura critică aproximativă a unui amestec binar poate fi calculată ca media aritmetică a parametrilor critici ai substanțelor

Dacă este necesară o precizie mai mare, parametrii critici pot fi calculați utilizând ecuațiile de stare, de exemplu, utilizând ecuația Peng-Robinson. [6]

aplicații

Una dintre cele mai largi zone de aplicare a fluidelor este extracția. Cel mai frecvent solvent pentru extracția GFR este dioxidul de carbon, deoarece este ieftin, ecologic și are o temperatură critică relativ scăzută Tcrit și presiune Pcrit.

Extracția GFR are un număr de avantaje semnificative față de extracția cu solvenți organici [7]:

extractul obținut nu trebuie purificat din solvent;
protecția mediului a procesului ("proces verde");
în unele cazuri, extracția poate fi selectivă prin controlul densității solventului.

Cromatografie fluidă supercritică

Cromatografia cu fluide supercritice are mai multe avantaje față de cromatografia lichidă și cromatografia de gaz. Poate utiliza detectoare PID universal (ca în GC și în contrast cu LC), separarea substanțelor instabile termic și a substanțelor netvolatile (spre deosebire de GC). În prezent, în ciuda tuturor avantajelor, nu sa găsit o aplicare largă (cu excepția unor zone speciale, cum ar fi separarea enantiomerilor și a hidrocarburilor moleculare înalte [8]). În ciuda purității ridicate a compușilor obținuți, costul ridicat face cromatografia GFR aplicabilă numai în cazul purificării sau izolării substanțelor scumpe. O cromatografie GFR foarte promițătoare și activă, de exemplu, în domeniul farmaceutic.

Fluid ca mediu de reacție

Capacitatea unică a fluidului supercritic de a dizolva volume mari de gaz, în special H2 și N2. împreună cu un coeficient de difuzie ridicat, îl face extrem de promițătoare să îl folosească ca solvent. [9] Schimbările de temperatură și de presiune fac posibilă influențarea proprietăților solventului și a căii de reacție, ceea ce permite un randament mai mare al produsului dorit. De asemenea, trebuie remarcat faptul că utilizarea GFR CO2 este absolut ecologică.

Pentru prima dată, statul supercritic al materiei a fost descoperit de Canar de la Tour în 1822, încălzind diverse lichide într-o autoclavă de aburi a lui Papain. În interiorul autoclavului, a pus un bile de silicon. Sam de la Tour a lucrat în domeniul acustic - în special, el deține invenția unei sirene. Odată cu tremuratul autoclavei, a auzit o stropire care a apărut atunci când mingea a depășit interfața fazelor. Repetarea agitare în timpul încălzirii în continuare, Canar de la Tour a remarcat că sunetul făcut de mingea într-o coliziune cu peretele autoclavei, la un moment dat, schimbă dramatic - devine surd și mai slab. Pentru fiecare lichid, aceasta a avut loc la o temperatură strict definită, numită punctul Canyar de la Tour.

În lucrările ulterioare de la Tour raportează o serie de experimente similare cu diverse substanțe. El a experimentat cu apă, alcool, eter și disulfură de carbon.

Faraday a apreciat munca făcută - în special, în scrisoarea sa către William Wavel, el scrie: "Cagniard de la Tour a făcut un experiment cu câțiva ani în urmă, ceea ce mi-a dat ocazia să vreau un cuvânt nou"; de asemenea, în această scrisoare el subliniază că punctul de tranziție a fluidului la starea lichidului nu a fost numit de la Tour. În lucrările sale ulterioare, Faraday numește starea supercritică "statul de la Tour" și chiar punctul de tranziție de fază de către punctul de la Tour.

În lucrările sale, DI Mendeleyev în 1861 a numit temperatura critică temperatura absolută de fierbere.

Termenul "fluid supercritic" a fost introdus pentru prima dată în lucrările lui T. Andrews în 1869. În timp ce efectua experimente în tuburi de sticlă cu pereți groși, el măsura dependența de presiune a volumului și a construit liniile de coexistență a două faze pentru dioxidul de carbon.

In 1873, Van der Waals a arătat că rezultatele experimentale Andrews ecuația de stare poate fi explicată cantitativ folosind modelul extins al unui gaz ideal, în cazul în care într-un mod simplu în considerare atracție moleculară și repulsie la distanțe apropiate.

La începutul secolului al XX-lea, toate metodele de construire a ecuațiilor de stat bazate pe apropierea câmpului mediu au fost sistematizate în teoria fenomenologică a lui Landau, care descrie, de asemenea, tranzițiile supercritice ale sistemului. [10] [11]

Prima producție industrială, bazată pe utilizarea fluidelor supercritice câștigat în 1978 - a fost o instalație pentru decaffeination cafelei, urmat în 1982 a fost urmată de extracția industrială a hameiului (pentru fabricarea berii). [12]

Articole similare

Pagina anterioară