Süperkritik akışkan
Süperkritik akışkan, belirgin sıvı ve gaz fazının olmadığı kritik noktanın üzerinde basınç ve sıcaklığa sahip madde. Katıların içinde gaz gibi dağılabilir ve maddeleri sıvı gibi çözebilir. Ayrıca süperkritik akışkanın kritik noktasına yakın durumlarda, sıcaklık ve basınçtaki küçük değişimler, yoğunlukta büyük değişimlere sebep olabilir bu da süperkritik akışkanın birçok özelliğinin üzerinde ince ayar yapılabilmesini sağlar.
Son yirmi yılda, süperkritik akışkan ekstraksiyonu (SC) artan bir ilgi ile bilinen ekstraksiyon metotlarına karşı ilginç alternatif bir metot olarak dikkat çekmektedir. SC, destilasyon, Soxhlet, sıvı ekstraksiyon ve sıvı kromotografisi gibi diğer metotlarla başarılamayan üstünlükleri sağlayan yeni bir metottur. Bu metot da çözgen tüketimi ve basamak sayısı azalmakta, analiz süresi kısalmaktadır. Çözgen tüketimi hacminin azaltılması sadece yüksek fiyatlardan kaçınmak açısından değil, çevreye verilme problemi bakımından da önemlidir. Süperkritik akışkanların önemli özelliği çözme gücünün, yoğunluktaki değişmeler yolu ile kontrol edilebilmesidir. Farklı polarite ve molekül boyutlu bileşikler tek bir süperkritik akışkan kullanımı ile ekstrakte edilebilmektedir. Ayrıca SC akışkan hızı, süperkritik akışkanda moleküllerin difüzyon katsayıları bir sıvı ortamındakinden daha fazla olması nedeni ile yüksektir. Bu metot kolaylıkla otomatikleştirilebilmekte ve kromotografik ve spektrofotometrik tekniklerle birleştirilebilmektedir.
Bir maddenin kritik noktası ilk kez Baron Cagniardde‘la Tour tarafından 1822’de gözlenmiştir.1879’da Hannay ve Hogart metal halojenürler gibi katı maddelerin süperkritik metanol ve karbon tetraklorür de çözüldüğünü rapor etmişlerdir.Francis 1954’de yayımladığı bir makalede 261 tane farklı bileşenin süperkritik CO2’e çözüldüğünü belirtmiştir. 1980’lerden sonra süperkritik sıvıların analitik kimyada uygulamalarda büyük gelişme göstererek hızla pek çok endüstriyel alanda yer almaya başlamıştır. Çevre Koruma Ajansı (EPA) ve Gıda ve İlaç Yönetimi (FDA) süperkritik akışkan ekstraksiyon metotlarının gelişimi için çaba göstermektedir.
Bir maddenin , basınç-sıcaklık faz diyagramında (şekil 4.1), gaz-sıvı denge eğrisi ileriye doğru hareket edilecek olursa, sıcaklık ve basıncı artar. Isıl genleşmeler nedeniyle, sıvının yoğunluğu azalırken; basıncın artmasından dolayı gazın yoğunluğu artmaya başlar. Giderek iki fazın yoğunlukları birbirine yaklaşır, gaz ve sıvı arasındaki farklar kaybolur ve eğri bir kritik noktaya gelir. Bu noktada madde artık “akışkan” olarak adlandırılabilir. Böylece, maddenin sıcaklığı kritik sıcaklığının (Tc), basıncı ise kritik basıncının (Pc) üzerine çıkartıldığında katı, sıvı ve gaz fazlarından daha farklı, yeni bir bölge ortaya çıkar ve bu bölgedeki akışkan “süperkritik akışkan (SC)” olarak tanımlanır. İlk kez 1879 ‘da Royal Society seminerlerinde (Londra) Hannay ve Hogart tarafından, bir katının yüksek basınçtaki gazda çözündüğü, basınç düşürülünce katının çöktüğü açıklanmıştır.Bir kaç yıl sonra Eduard Buchner (1907’de biyokimya alanında Nobel ödülü almıştır), uzun süren bir çalışmanın ardından bir model bileşik olarak naftalinin SC-CO2 içindeki çözünürlüğü ölçmüştür.