임계점
[ critical point ]
임계점(critical point)은 유체(fluid)로 분류된 액체와 기체 상의 공존 곡선이 끝나고 더는 상의 구별이 없어지는 온도 및 압력을 말한다. 상평형도에서 임계 온도(Tc)와 임계 압력(pc)으로 나타내며, 아래에서 빨간 점이 임계점이다. 순물질의 임계점은 액체-기체 사이에만 존재하며, 고체-액체 사이에는 없다. 임계점 이상의 온도와 압력에서 액체는 높은 온도로 인해 분자 운동이 활발해지고 부피가 늘어나 기체와 구별할 수 없고, 기체는 높은 압력에 의해 밀도가 높아져서 액체와 구별이 없어진다. 이러한 물질의 상태를 초임계유체(supercritical fluid)라고 부른다.
일반적인 물질의 상평형도(초록색 선은 고체-액체 경계선인데, 실선은 일반적인 경우이며, 물은 예외적으로 점선과 같은 경계선을 가진다.). ()
목차
여러 가지 물질의 임계점
여러 가지 물질의 임계점(임계 온도, 임계 압력)과 임계 밀도는 아래 표와 같다.1)
| 용매 | 분자량/g·mol-1 | 임계 온도/K | 임계 압력/MPa (atm) | 임계 밀도/g·cm-3 |
|---|---|---|---|---|
| 이산화 탄소(CO2) | 44.01 | 304.1 | 7.38 (72.8) | 0.469 |
| 물(H2O) | 18.015 | 647.096 | 22.064 (217.755) | 0.322 |
| 메테인(CH4) | 16.04 | 190.4 | 4.60 (45.4) | 0.162 |
| 에테인(C2H6) | 30.07 | 305.3 | 4.87 (48.1) | 0.203 |
| 프로페인(C3H8) | 44.09 | 369.8 | 4.25 (41.9) | 0.217 |
| 에틸렌(C2H4) | 28.05 | 282.4 | 5.04 (49.7) | 0.215 |
| 프로필렌(C3H6) | 42.08 | 364.9 | 4.60 (45.4) | 0.232 |
| 메탄올(CH3OH) | 32.04 | 512.6 | 8.09 (79.8) | 0.272 |
| 에탄올(C2H5OH) | 46.07 | 513.9 | 6.14 (60.6) | 0.276 |
| 아세톤(C3H6O) | 58.08 | 508.1 | 4.70 (46.4) | 0.278 |
| 산화 이질소(N2O) | 44.013 | 306.57 | 7.35 (72.5) | 0.452 |
초임계 유체
액체-기체 임계점을 넘는 온도와 압력에서 존재하는 물질의 상태를 초임계 유체라고 한다. 이 유체는 액체에 가까운 밀도와 기체에 가까운 점도를 가지며 다양한 물질에 대한 용해도가 높고, 온도와 압력을 변화 시켜 이러한 물성을 조절할 수 있다. 초임계 유체는 그런 특성을 이용하여 무카페인 커피 제조나 드라이클리닝 등 다양한 분야에서 특수 용매로 사용된다.
참고문헌
1.
동의어
임계점, 임계 온도 (critical temperature), 임계 온도, 임계 압력, 임계 압력 (critical pressure)