Un fluido supercritico identifica una qualsiasi sostanza a pressione e temperatura elevate, cioè sopra al cosiddetto punto critico, dove fase liquida e gassosa non esistono più separatamente. Può sembrare una semplice curiosità scientifica, ma sappiate che se non sfruttassimo questa fase non potremmo produrre caffè decaffeinato e fare i lavaggi a secco! Ma cos'è esattamente il punto critico? E cosa succede al di sopra di questo valore? In questo articolo non solo risponderemo a queste domande ma vedremo anche dove osservare questo fenomeno – come ad esempio nell'atmosfera di Venere.
Le proprietà dei fluidi supercritici
I fluidi supercritici (SCF, dall'inglese Super Critical Fluid) si generano in condizioni estreme, tipicamente a temperature e pressioni elevate, al di sopra del punto critico della sostanza di cui sono composti. Il punto critico, volendo sintetizzare al massimo, è una particolare situazione di pressione e temperatura oltre le quali una sostanza si presenta come un'unica fase – una sorta di mix fra liquido e gas con proprietà intermedie fra i due. Ogni sostanza chimica ha un proprio un solo punto critico: nel caso dell'acqua questo si trova a 374 ºC e 218 atm. Per l'anidride carbonica il punto critico è posizionato a 30,9 ºC e 72,8 atm.
In base ai valori di pressione e temperatura si può ottenere un fluido supercritico con diversa densità, viscosità e diffusività. Avvicinandosi alle condizioni in cui compare lo stato gassoso, ad esempio, la viscosità e la densità diminuiscono, mentre la diffusività aumenta. Se si aumenta di molto la pressione di un fluido supercritico, si può ottenere lo stato solido. Anche piccole variazioni di pressione e temperatura possono cambiare drasticamente le proprietà della sostanza, passando dallo stato supercritico a quello liquido, solido o gassoso, se ci si avvicina ad una curva limite, che delimita due stati della materia.
Esempi di fluidi supercritici
L'atmosfera di Venere, ad esempio, è composta principalmente da diossido di carbonio. Sulla superficie, la pressione raggiunge 92 atm e la temperatura è oltre i 400 ºC: di conseguenza, la CO2 si trova nello stato supercritico.
L'uomo invece ha saputo riprodurre questo fenomeno, sfruttandolo per varie applicazioni nella vita di tutti i giorni. L'anidride carbonica supercritica viene utilizzata per decaffeinare grani di caffè, per estrarre il luppolo, per prodotti farmaceutici e per il lavaggio a secco. L'acqua supercritica viene anche impiegata nella decomposizione della biomassa, tramite il processo di gassificazione in acqua supercritica, per la produzione di biocombustibile.
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