Superkritična voda

KAPLJEVINA

LE

D

PARA

SUPERKRITIČNA

VODA

Temperatura

Tla

k

pc =

22,1

MP

a

Tc = 647,10 K

3

C C

2

2

Kritične vrijednosti:

TVAR / K / MPa / kg m

H O 647,10 22,064 322

D O 643,89 21,671 356

T p

KAPLJEVINA

LE

D

PARA

SUPERKRITIČNA

VODA

Temperatura

Tla

k

pc

= 2

2,1

MP

a

Tc = 647,10 K

U kritičnoj točki:

1. Nestaju razlike između plinske i kapljevite faze.

2. Nije potrebna energija za prijelaz iz jedne faze u drugu

• nestaje površinske napetosti između dviju faza

• entalpija isparavanja, ΔVH, postaje 0

• toplinski kapaciteti, cv i cp, teže beskonačnosti

3

C C

2

2

Kritične vrijednosti:

TVAR / K / MPa / kg m

H O 647,10 22,064 322

D O 643,89 21,671 356

T p

KAPLJEVINA

LE

D

PARA

SUPERKRITIČNA

VODA

Temperatura

Tla

k

pc

= 2

2,1

MP

a

Tc = 647,10 K

Teška voda → sastavni dio vode.

Marshall and Simonson:

2C D O smjese / K 647,10 3,25 T x

http://youtu.be/TysrIYJOlpk

3

C C

2

2

Kritične vrijednosti:

TVAR / K / MPa / kg m

H O 647,10 22,064 322

D O 643,89 21,671 356

T p

KAPLJEVINA

LE

D

PARA

SUPERKRITIČNA

VODA

Temperatura

Tla

k

pc

= 2

2,1

MP

a

Tc = 647,10 K

ZANIMLJIVOST:

Superkritični fluidi zanimljivi kao otapala:

• Prednost nad kapljevinama:

→ niži viskozitet

→ znatno veća difuzivnost

• Prednost nad plinovima → znatno veća gustoća

• Ekološki prihvatljiviji

KRIT KRIT

KRIT KRIT

3 6 2 1

SOBNA TEMP.

,

, 4

Usporedba svojstava superkritičnih fluida sa svojstvima plinova i kapljevina:

FAZA / kg m / mPa s /10 m s

PLIN 0,6 2,0 0,01 0,03 10 40

SKF 200 500 0,01 0,03 0,1

SKF 400 9

t p

t p

D

SOBNA TEMP.

00 0,03 0,09 0,02

KAPLJEVINA 500 1600 0,2 3,0 0,0002 0,0020

Superkritični fluidi zanimljivi kao otapala:

• PRIMJENA:

1. SINTEZA

→ Diels-Alder reakcija (cikloadicija) u superkritičnoj vodi

→ Polimerizacija metil metakrilata u superkritičnom

diflormetanu

2. PIROLIZA

→ Konverzija biomase u gorivo

3. SEPARACIJA

→ Delipidacija ekstrakata proteina

→ Frakcioniranje mono-, di- i triglicerida

→ Kao kromatografski eluens (u forenzici)

4. FORMULACIJA SITNIH ČESTICA

→ Dizajn čestica ljekova (inhalirajući inzulin)

Superkritični fluidi zanimljivi kao otapala:

• KLASIČNA JEDNADŽBA STANJA:

2

3 R

R R R

C C C

3 2 2

R R 1 R R 2 3 R

CR

C

; faktor kompresije

Za superkritičnu vodu pri 1000 °C i 350 MPa potrebna 15-parametarska jednadžba:

Pogreška 2 %!

b vi j

ij

pVz z

RT

T p VT p V

T p V

T p

z a T v bT v b b v e

p Vv

RT

1. Z. Duan, N. Møller, J.H. Weare, Geochim. Cosmochim. Acta 56 (1992) 2605.

Superkritični fluidi zanimljivi kao otapala:

• KLASIČNA JEDNADŽBA STANJA:

00 24

01 34

21 05

31 25

02 35

22 1

32

PARAMETAR VRIJEDNOST PARAMETAR VRIJEDNOST

1 0,00015521

0,0864449 0,00010686

0,3969190 0,000004932

0,0573335 0,000002737

0,0002939 0,000002656

0,0041578 0,00896079

0,01994

a a

a a

a a

a a

a a

a b

a

2

04 3

97 4,02

0,00011890 0,0257

b

a b

1. Z. Duan, N. Møller, J.H. Weare, Geochim. Cosmochim. Acta 56 (1992) 2605.

KISELE KIŠE:

KISELE KIŠE:

• Kisele kiše

• pH<5

• prirodna kiselost: CO2

• dodatni efekt: SO2, NO2

• Kiseli snijeg

• SO2 → priodnim putem: vulkani, geotermalni izvori

→ ljudskim djelovanjem:

- izgaranje fosilnih goriva

- izdvajanje metala iz sulfidnih ruda

s 2 g 2 g

2 g 2 g 3 g

2

2 22 g l 3 aq

2 23 g l 4 aq

2 23 aq 2 g 4 aq

1) Izgaranje fosilnih goriva S O SO

2SO O 2SO2) Reakcija SO u atmosferi

SO H O H SO

SO H O H SO3) Nastanak sulfatne kiseline

2H SO O 2H SO

KISELE KIŠE:

• N2 → relativno inertan

→ reagira s O2 pri visokim temperaturama (munje)

• Nastanak NO2 → prirodnim putem iz N2 u atmosferi

→ ljudskom djelatnošću (vozila)

2 g 2 g g

g 2 g 2 g

2 g 2 g 2 g

22 g l 2 aq 3 aq

2 aq 2 g

N O 2NO

1) Atmosfersko pražnjenje elektriciteta 2NO O 2NO

N O NO

2) S vodom nastaje smjesa kiselina 2NO H O HNO HNO

3) U atmosferi prisutni tvari za katalizu reakcije: 2HNO O 2H

3 aqNO

KISELE KIŠE:

2 2

2 23 s aq aq 3 aq aq 2 g lCaCO 2H Ca H CO Ca CO H O

Utjecaj na ljudske tvorevine:

→ otapa vapnenac

→ uzrokuje koroziju metala

Utjecaj na okoliš:

→ oštećuje lišće biljaka

→ stradavanje pH-osjetljivih

organizama (bare, jezera)

2

2c aq aq gFe 2H Fe H