وتشغل السوائل الخارقة حالة حرجة فريدة من نوعها تتجاوز نقطة الجوهر، حيث لا تزال هناك مراحل محددة من السائل والغاز، وفي هذا النظام، تُظهر السوائل التي تُستخدم في عمليات الغاز ورسم السائل على نحو أكثر دقة، وتُعدّل فيها عوامل القدرة على التكتل، وتُعدّ هذه الخصائص مواداً أكثر أهمية من حيث الظواهر الكيميائية.

المرحلة السلوكية والنقطـة الحرجة

(أ) إن نقطة حرجة من المادة النقية تحددها درجة الحرارة الحرجة (T(ج) ) والضغط الحرج ()

وتشمل الموارد الخارجية لفهم أعمق للسلوك والمعادلات في الدولة NIST Chemistry WebBook – Fluid Properties] والكتاب النصي الشامل Fluids: Fundamentals and Applications (متاح عن طريق قسم العلوم).

Key Thermodynamic Properties of Supercritical Fluids

ففائدة السوائل الخارقة في العمليات الكيميائية تنشأ عن التباين المستمر والمتكرر في خصائصها الحرارية، وعلى عكس السوائل أو الغازات دون الحرجة، يمكن للسائل الخارق أن ينتقل من دولة شبيهة بالغاز (ال كثافة المنخفضة، الانتشار العالي) إلى دولة شبيهة بالسيولة (الكثافة العالية، الطاقة المذيبة العالية) عن طريق تعديل درجة الحرارة والضغط.

الكثافة وقوة العزل

بالإضافة إلى ذلك، فإنَّ الإضافاتَ هي أكثر المواصفات حرجاً، لأنَّها تحدد بشكل مباشر قوة السائل الخارقة، أما بالنسبة لدرجات الحرارة المتزايدة فتزيد من الكثافة، ولا سيما في المنطقة القريبة من الحرجة، فتتراوح بين السائل والكثافة القصوى ودرجة الحرارة القصوى)٢( ]و[

التأثيرات على درجة الحرارة والضغط

(أ) إذا كان الضغط يؤثر في الكثافة، فإن درجة الحرارة ذات التأثير الثنائي: فهي تغير الكثافة بصورة غير مباشرة (بتغيير قابلية التأثر) وتؤثر مباشرة على خصائص التفاعل الحرفي والتنقل، وفي الضغط المستمر، تؤدي درجة الحرارة إلى الحد الأدنى من الطاقة، وبالتالي إلى زيادة الضغط الناجم عن الكثافة الحرارية (الضغط على البارود) كما أنها تزيد من حيث كثافة التربة، مما يمكن أن يعوض عن انخفاض غلة الحرارة الثابتة.

Properties: Viscosity, Diffusivity, and Thermal Conductivity

- إن خواص نقل السوائل الفائقة الأهمية هي متوسطة بين الغازات والسائلة، مما يؤثر تأثيراً كبيراً على النقل الجماعي والحراري في معدات العمليات، كما أن درجة حرارة السوائل المنخفضة هي أقل من 10 إلى 100 مرة من تلك التي تُستخدم فيها المواد الكيميائية.

التطبيقات في العمليات الكيميائية

وقد تم تسخير المرونة الحرارية للسوائل الخارقة للعوامل الكيميائية عبر مجموعة واسعة من العمليات الكيميائية الصناعية والمختبرية، وقدرة الضبط المستمر للكثافة، والطاقة المذيبة، وممتلكات النقل، تجعلها مثالية لاستخراجها وتنقيتها، وهندسة ردود الفعل، وتجهيز المواد، ونورد أدناه وصفا لأبرز التطبيقات.

Supercritical CO2] Extraction

Supercritical CO2](cCO)

تشمل التطبيقات الموسعة استخراج السوائل الخارقة الأهمية من الشحوم من مجهري لإنتاج الوقود الأحيائي، واستخراج المعادن الثقيلة من التربة الملوثة باستخدام المياه السطحية (التي غالباً ما تكون مع عوامل المضغ)، واستعادة مركبات عالية القيمة من المنتجات الطبيعية.() ويحتفظ [بالهيئة الدولية للنهوض بالفلورية العليا [ISAST]] [1]

تعزيز الإجراءات الكيميائية

(أ) السوائل الفوقية [الخطوبة العضوية] [الثانية] التي يمكن أن تؤثر تأثيراً كبيراً على معدلات التفاعل والانتقائية والمحاصيل؛ لأنها نظم ذات مراحل واحدة تحل كلا الغازين (مثل الهيدروجين والأكسجين) والمركبات غير القابلة للتداول:

وعلاوة على ذلك، يستخدم ثاني أكسيد الكربون (2) في عمليات التعددية، مثل إنتاج الفلوروبوليستيرين، حيث يعمل كاستبدال " خضراء " للمذيبات العضوية المتقلبة.() ويسمح الضغط ومراقبة درجة الحرارة على درجة البوليمر من الارتحال والارتفاع الأحادي في السائلة بتركيزة الجزائية.

التحديات والاعتبارات الهندسية

وبالرغم من مزاياها الكثيرة، فإن عمليات السائل الخارقة تنطوي على عدة تحديات هندسية يجب معالجتها لتحقيق القدرة على البقاء تجارياً، كما أن معدات الضغط العالية تُقيَّم عادةً فيما يتعلق بـ 200-800 باهظة التكاليف، وتفرض تدابير أمان صارمة، كما أن المواد التي تُحدث تغيرات في مستويات الحرارة وتُعدُّ تركيبات عالية.

الاتجاهات المستقبلية والاتجاهات الناشئة

كما أن عملية الاستخلاص من المواد الخاملة ذات التأثير الحساس، هي عملية متطورة للتحلل المحتوي على مواد متطورة ذات طابع حرجي، وتُستخدم فيها مواد متطورة من المواد الكيميائية، وتُستخدم في عمليات التحلل المحتوية على مواد متطورة من المواد الكيميائية، وتُستخدم كذلك في عمليات التحلل المحتوية على مواد متطورة من المواد الكيميائية.

خاتمة

إن السلوك الديناميكي للسوائل الخارقة يمثل تقاطعاً ملحوظاً للكيمياء البدنية الأساسية والهندسة العملية، إذ إن هذه السوائل، بالعمل فوق النقطة الحرجة، توفر وسيلة دائمة للوحدة، حيث إن كثافة المواد المتطورة، والنطاق، والقدرة المذيبة، يمكن تعديلها بدقة من خلال درجة الحرارة والضغط.