Fluido supercrítico

Un fluido supercrítico o mejor conocido como FSC, es cualquier sustancia que se encuentre bajo algunas condiciones de presión y temperatura que llegan a ser superiores a su punto crítico y que llega a comportarse como “un híbrido entre un líquido y un gas”, esto quiere decir que, puede llegar a difundirse como un gas, proceso conocido como efusión, y puede entonces disolver sustancias como un líquido o como un disolvente. Los FSC o fluidos supercríticos se caracterizan por tener un amplio rango de densidades que pueden adoptar. Por encima de las condiciones críticas, pequeños cambios en la presión y la temperatura producen grandes cambios en la densidad. Los fluidos supercríticos se forman cuando una sustancia se encuentra en condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico.

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Nucleación, punto de fusión

¿Qué es un fluido supercrítico?

Este tipo de fluidos se refiere a cualquier tipo de sustancias que se encuentra bajo algunas condiciones de presión y de temperatura específicas y que logran llegar a ser superiores cuando alcanzan su punto crítico actuando de manera similar a un híbrido entre un líquido y un gas actuando como un tipo de disolvente de líquidos.

Historia del fluido supercrítico

Fue el científico irlandés llamado Thomas Andrews que durante los años de 1813 a 1885, en los estudios que realizó con CO2 a presión sometiéndolas a diferentes grados de temperaturas, reconoció en el año de 1869, por primera vez la existencia del punto crítico el cual se ubica a 31.1 °C. Pudo observar en su experimento que en dicho punto desaparecía el límite entre gas y líquido. Andrews entonces sugirió que existía una temperatura crítica diferente para cada gas que existía. En 1879, Hannay y Hogart midieron la solubilidad de distintos sólidos en fluidos supercríticos.

Propiedades de un fluido supercrítico

En términos generales y científicos, un fluido supercrítico posee características y propiedades entre las de un gas y las de un líquido. No se da una interfase de gas a líquido. Su comprensibilidad isotérmica se vuelve positiva y su coeficiente de expansión es infinito. Si la densidad crítica se mantiene constante y de igual manera a la densidad, la capacidad calorífica pasa a un volumen constante y tiende al infinito. La densidad por encima del punto crítico depende principalmente de la presión y de la temperatura, pero, sin embargo, en algunos casos, está más cerca a la de los componentes líquidos que a la de los gases. La densidad puede aumentar cuando la presión a temperatura constante también aumenta, y disminuye la temperatura a presión constante. Su viscosidad es mucho más baja que la que los líquidos poseen, y esto hace que tenga propiedades hidrodinámicas muy positivas. Su baja tensión superficial también le permite una alta penetrabilidad por medio de sólidos porosos.

Extracción del fluido supercrítico (SFE)

Los FSC o fluidos supercríticos presentan varias ventajas en los procesos de extracción, ya que por poder comportarse como un líquido facilita la disolución de los solutos, a la vez que, su comportamiento como gas permite una fácil separación de la matriz. Esto nos dirige hacia un proceso de extracción más rápido, eficiente y selectivo, contrario a que tuviéramos que realizar una extracción líquido-líquido. De la misma manera, se pueden utilizar algunos «disolventes verdes» como el CO2 evitando de esta manera el uso de los habituales disolventes orgánicos de las extracciones líquido-líquido. La instrumentación que se necesita para realizar una extracción con fluidos supercríticos se basa principalmente en una bomba de alta presión, una celda de extracción, una zona en la cual se produce una descompresión de fluido y un sistema adecuado de colección de analitos. Las temperaturas varían entre los 30 y los 150° C y el tamaño de las celdas de extracción puede variar considerablemente. La extracción puede ser llevada a cabo de forma estática o forma dinámica. En la forma estática, la celda de extracción sufre una presurización. En el modelo dinámico, el fluido se deja fluir de forma continua por medio de celdas de extracción.

Aplicaciones del fluido supercrítico

Las primeras aplicaciones de los fluidos supercríticos se produjeron en el campo industrial a finales de los setenta. El área para el análisis de plaguicidas ha sido una de las áreas en donde la técnica de SFE ha despertado mayores intereses. Las increíbles propiedades de estos fluidos ya han sido aprovechados al máximo en la extracción de ciertos plaguicidas en los suelos por medio de análisis rápidos, sencillos y baratos, con un mínimo impacto ambiental y con muchas posibilidades de automatización y miniaturización.

CO2 Supercrítico

Una ventaja más de la técnica SFE se da cuando el fluido que es usado tiene la propiedad de ser gas a presión atmosférica, como es el CO2. En el caso del dióxido de carbono, además de ser un gas a presión atmosférica, también presenta ventajas prácticas pues es inerte, no es tóxico, es barato y puede llegar a adquirir un gran grado de pureza. La única desventaja que presenta ante otros fluidos es su carácter apolar, lo que hace que pueda que no sea lo suficientemente adecuado para extraer analitos de elevada prioridad.