초임계 상태는 어떠한 조건에서 도달하는 것인가요?

Question

안녕하세요. 물질의 상변화 과정에서 기체와 액체 둘 중 하나도 아니고 정의할 수 없는 상태로 존재하는 초임계 상태는 어떠한 조건에서 도달하는 것인가요?

Answer 1

안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 물질의 초임계 상태는 임계점이상의 조건에서 도달하는 특수한 상태인데요 이때 임계 온도란 기체를 아무리 압축해도 액화되지 않는 최소 온도를 말하는 것이고, 임계 온도에서 기체를 액화시키기 위해 필요한 최소 압력입니다. 즉, 어떤 물질이 임계 온도 이상으로 가열되고 동시에 임계 압력 이상으로 압축되면, 그 물질은 기체와 액체의 경계가 사라진 초임계 유체상태에 도달하게 됩니다.

이 상태에서는 더 이상 끓는점이라는 개념이 성립하지 않고, 밀도나 점성과 같은 물리적 성질이 기체와 액체의 중간적인 성질을 띠게 되는데요, 우선 밀도를 봤을 때에는 액체에 가깝게 높으며, 점성은 기체와 같이 낮고, 용해력은 온도와 압력에 따라서 조절이 가능하다는 특성이 있습니다. 따라서 초임계 유체는 액체처럼 녹일 수 있고, 기체처럼 확산이 빠른 독특한 용매로 활용되며, 대표적으로 이산화탄소(CO₂) 의 임계점은 약 31.1 ℃, 73 atm 정도인데, 이 조건을 넘으면 초임계 CO₂ 상태가 되어 카페인 제거, 천연물 추출, 반도체 세정 등 다양한 산업 분야에 이용되기도 합니다. 감사합니다.