Kritisch punt
Van Wikipedia
Een kritisch punt is een combinatie van één bepaalde waarde van temperatuur, druk, samenstelling en eventueel andere thermodynamische variabelen die een bijzonder gedrag vertoont. Meestal markeert het de overgang van één bepaald gedrag naar het andere. Vaak ook houdt een bepaald fenomeen op te bestaan.
Inhoud |
[bewerk] Kritisch gedrag
Vaak treden in de buurt van het kritische punt bijzondere verschijnselen op omdat het thermodymanisch evenwicht er indifferent wordt. Dit staat veel grotere thermodynamische fluctuaties toe dan normaal mogelijk zijn. Een van de verschijnselen die daardoor veroorzaakt worden is een sterke strooiing van licht door de grote fluctuaties in dichtheid die kunnen optreden.
Er bestaan verschillende soorten kritische punten, maar het bekendste is het kritische punt van verdamping ofwel van het gas-vloeistof evenwicht.
[bewerk] Verdamping
Het kritische punt van verdamping is een unieke aggregatietoestand van een pure stof, gekenmerkt door één temperatuur, druk en volume, waar bij hogere temperaturen geen overgang van vloeistof naar gas meer optreedt als druk of volume wordt veranderd. Onder deze waarde kunnen we twee fasen ieder met een eigen stel eigenschappen onderscheiden. Het molaire volume (of de dichtheid) is daar één van. De twee fasen kunnen met elkaar in evenwicht zijn en zijn dan te onderscheiden met een meniscus of scheidingvlak. Bij het kritische punt verdwijnt het scheidingvlak omdat de dichtheden van gas en van vloeistof aan elkaar gelijk worden.
Enkele kritische punten van bekende stoffen:
| Stofnaam | Druk (bar) | Volume (cc/mol) | Temperatuur (oC) |
|---|---|---|---|
| Kooldioxide | 72.85 | 94 | 31 |
| Water | 218.2 | 55.3 | 374.2 |
| Benzeen | 48.6 | 148 | 294 |
Bij de kritische temperatuur leidt een kleine drukverlaging tot grote expansie. Een eigenschap die gebruikt wordt in de (bio)chemie om stoffen te extraheren.
[bewerk] Voorbeeld van toepassing
Cafeïne wordt uit koffiebonen geëxtraheerd met superkritisch kooldioxide. Eerst wordt samengedrukte kooldioxide van ongeveer 31 oC door de koffiebonen gestroomd, zodat de cafeïne oplost en daarna wordt de kooldioxide van druk afgelaten. Hierdoor neemt de dichtheid van het kooldioxide enorm af en slaat de cafeïne als fijne kristallen neer.
[bewerk] Kritische mengbaarheid
Wanneer twee vloeistoffen een niet-ideale oplossing vormen is het mogelijk dat bij sommige temperaturen er bij iedere verhouding een homogene oplossing gevormd kan worden, maar bij andere temperaturen niet. In het laatste geval krijgt men twee vloeistoffen door een meniscus gescheiden die ieder een verzadigde oplossing zijn van de ene component in de andere. (De een A in B, de andere B in A) De overgang tussen de twee gedragingen is een temperatuur waar de twee vloeistoffen net mengbaar worden. Ook dit is een kritisch punt.
[bewerk] Magnetisme
Ferromagnetische materialen verliezen geleidelijk hun spontane magnetisatie bij stijgende temperatuur. Wanneer ze een bepaalde kritische temperatuur benaderen (de Curie temperatuur) belandt de vermindering in een stroomversnelling maar het komt nooit tot een sprong. Ook de Curie temperatuur is een kritische temparatuur waar de wanden die geordende magnetische domeinen van elkaar scheiden (een magnetische 'meniscus') hun betekenis verliezen omdat het binnen de domeinen steeds rommelige toegaat.
