29.1: Властивості надкритичних рідин

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- 29: Надкритична рідинна хроматографія
- 29.2: Надкритична рідинна хроматографія

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Як показано на малюнку Template:index, надкритична рідина - це вид, що утримується при температурі та тиску, що перевищує її критичну точку. У цих умовах вид не є ні газом, ні рідиною. Натомість це надкритична рідина.

Рисунок Template:index. Фазова діаграма, що показує комбінації температури та тиску, для яких з'єднання знаходиться у твердому стані, рідкому стані та газовому стані. Для тисків і температур вище критичної точки з'єднання являє собою надкритичну рідину з властивостями, проміжними між газом і рідиною.

Деякі властивості надкритичної рідини, як показано в таблиці Template:index, подібні до газу; інші властивості, однак, подібні до рідини. В'язкість надкритичної рідини, наприклад, схожа на газ, що означає, що ми можемо переміщати надкритичну рідину через капілярну колону або упаковану колону без необхідності високого тиску. Щільність надкритичної рідини, з іншого боку, набагато ближче до щільності рідини, що пояснює, чому надкритичні рідини є хорошими розчинниками.

Таблиця Template:index. Типові властивості газів, рідин та надкритичних рідин
фаза	щільність (г/см ³)	в'язкість (г см ^-1 с ^-1)	коефіцієнт дифузії (см ² с ^-1)
газ	$\approx 10^{-3}$	$\approx 10^{-4}$	$\approx 0.1$
надкритична рідина	$\approx 0.1 - 1$	$\approx 10^{-4} - 10^{-3}$	$\approx 10^{-4} - 10^{-3}$
рідкий	$\approx 1$	$\approx 10^{-2}$	$\approx 10^{-3}$

Найбільш часто використовується надкритична рідина - СО ₂. Його низька критична температура 31,1 ^o С та низький критичний тиск 72,9 атм відносно легко досягти та підтримувати. Хоча надкритичний СО ₂ є хорошим розчинником для неполярної органіки, він менш корисний для полярних розчинів. Додавання органічного модифікатора, такого як метанол, покращує міцність елюції рухомої фази. Інші поширені рухливі фази та їх критичні температури та тиск наведені в таблиці Template:index.

Таблиця Template:index. Критичні точки для обраних надкритичних рідин
з'єднання	критична температура (^o С)	критичний тиск (атм)
вуглекислий газ	31.3	72.9
етану	32.4	48.3
закис азоту	36.5	71.4
нашатирний спирт	132.3	111.3
діетиловий ефір	193.6	36.3
ізопропанол	235.3	47.0
метанол	240.5	78.9
етанолу	243.4	63.0
вода	374.4	226,8