Los fluidos supercriticos.
La materia puede existir en diferentes estados, a diario en la tierra encontramos tres estados de la materia; sólido, líquido y gaseoso. Cada una de estas tres formas, corresponde a una configuración microscópica en un sólido las moléculas están fijadas entre sí presentan una estructura uniforme ya que están fuertemente ligadas. En un líquido las moléculas están más sueltas son libres de moverse pero guardan una cierta cohesión al ser un fluido un líquido puede deformarse pero conserva un cierto volumen esto contrasta con los gases en los que las moléculas son totalmente libres de moverse y pueden llegar a ocupar todo el volumen en el que están contenidas.
Según la temperatura y la presión del entorno un cuerpo se encontrará naturalmente en uno de estos tres estados a la presión atmosférica el agua es naturalmente líquida entre 0 y 100ºc tales son las condiciones de nuestra atmósfera en la tierra lo que explica que puedan encontrar agua líquida en el planeta si la temperatura de la atmósfera fueran promedio de 200ºc el agua se encontraría en forma de gas de vapor de agua para representar las condiciones necesarias a la presencia de los tres estados de la materia podemos dibujar un diagrama de fases dicho diagrama representa la fase del agua el estado en el que se encuentra de forma natural para diferentes valores de presión y temperatura comencemos tomando un recipiente hermético dentro del cual vertemos agua la temperatura en su interior pueda ajustarse al calentarlo o enfriarlo y la presión puede modificarse empujando tirando de un pistón para completar el diagrama utilizaremos tres colores escogemos el gris para el gas el azul claro para el líquido y el azul oscuro para el solido cada punto del diagrama corresponde a una combinación única de temperatura presión que reproduciremos en el interior del recipiente una vez elegido los valores podemos observar en qué fase se encuentra el agua dentro del recipiente y pintar un pequeño recuadro en el diagrama con el color correspondiente repitiendo este proceso con múltiples valores obtenemos finalmente un mapa en el que aparecen tres zonas ahora bien si un cierto binomio presión temperatura se encuentra dentro de una de estas zonas por ejemplo la zona azul oscuro signifoca que bajo estas condiciones específicas el agua se encuentra naturalmente en estado sólido algo que llama la atención es el hecho de que las tres zonas tienen fronteras precisas cuando nos situamos en la frontera entre dos zonas los dos estados a cada uno de sus lados pueden coexistir simultáneamente de forma estable pos ejemplo cuando calentamos un cubo de hielo bajo la presión atmosférica se desplaza gradualmente hacia la derecha del diagrama a medida que aumenta su temperatura cuando llegamos al límite de la zona sólida a una temperatura de cero grados aparece en las primeras gotas de agua líquida poco a poco el cubo de hielo se derrite permaneciendo a la misma temperatura la energía suministrada a través del calor ya no modifica su temperatura sino que provoca que se derrita es decir que reordenes sus moléculas a escala microscópica una vez que la transición haya concluido su temperatura comenzará a subir de nuevo lo que significa un movimiento hacia la zona del diagrama correspondiente al estado líquido hemos realizado lo que se llama una transición de fácil pasando de un estado de la materia a otro al cruzar una de estas fronteras otro aspecto que merece mencionarse es que existe un punto en el que las tres zonas se tocan se trata un punto de contacto entre cada uno de los posibles estados de la materia sólido líquido y gas bajo estas condiciones específicas de temperatura y presión es entonces posible que el agua coexista en forma sólida líquida y gaseosa todo el mismo tiempo este peculiar escenario se denomina punto triple para el agua este punto triple corresponde a una presión del 0.6% en la atmósfera y a una temperatura de una centésima de grado Celsius son condiciones que nos dan de forma natural en la tierra pero que podemos crear en un laboratorio lo que nos permite hervir de forma sorprendente el agua mientras que una parte de ella está congelada volviendo al diagrama de fases lo que más nos interesa es que la línea que separa el líquido del gas parece detenerse repentinamente este punto específico en el que la curva se detiene se denomina punto crítico corresponde a una combinación de temperatura y presión muy elevadas que nos cedan de forma natural en la tierra pero que pueden igualmente ser reproducidas en un laboratorio tomemos entonces nuestro recipiente de agua y ajustemos su presión y temperatura para que se sitúe a lo largo de esta línea como hemos visto en la frontera entre las dos zonas el agua aparece simultáneamente en dos estados diferentes en este caso líquido y gas cuando miramos dentro del recipiente vemos una separación entre el agua líquida y el vapor de agua ahora cantemos y comprimamos progresivamente el recipiente de tal forma que nos acerquemos al punto crítico sin salirnos de la línea al aumentar la presión las moléculas de agua del gas se comprimen fuertemente se acercan y ocupan menos espacio el vapor se vuelve más denso por otro lado el aumento y la temperatura obliga a las moléculas del líquido a vibrar cada vez más de este modo las moléculas están menos ligadas entre sí y su creciente agitación hace que ocupen más espacio el agua líquida se vuelve menos densa progresivamente la separación entre el líquido y el vapor se hace cada vez menos visible de repente la densidad del líquido que disminuye y la del gas que aumenta alcanzan el mismo valor a partir de ese momento las dos fases ya no son distinguibles el líquido y el gas en el recipiente tienen exactamente la misma densidad obtenemos una especie de mezcla homogénea de líquido de gas hemos alcanzado el punto crítico más allá de este punto es imposible distinguir el gas y el líquido las dos fases se han fusionado en una sola el estado de esta agua no es ni líquido ni gaseoso su comportamiento es bastante similar al de un gas pero también presenta interesantes propiedades que suelen atribuirse a los líquidos a este estado se le denomina fluidos supercritico es curioso constatar que a diferencia del estado sólido el líquido del gas no son independientes aunque es posible pasar de líquido a gas mediante una transición por ejemplo hirviendo el agua también es posible hacerlo sin ninguna transición de este tipo basta con ajustar la temperatura y la presión en nuestro recipiente para esquivar la frontera entre los dos estados comenzamos con un líquido y al convertirlo en un fluido supercrítico podemos transformarlo en un gas este experimento es impresionante al observarlo es muy poco habitual presenciar como un líquido se convierte en un gas sin ninguna transición visible. Volviendo al fluido supercrítico es posible observar un fenómeno sorprendente a medida que nos acercamos al punto crítico cuando el fluido alcanza este punto empieza espontáneamente a dispersar la luz a esto se le llama opalescencia se debe la refracción de la luz dentro del fluido. Los rayos de luz se ralentizan en función de la densidad del fluido al acercarse al punto crítico el fluido tendrá que dividirse en líquieo y gas pero justo antes de que esto ocurra vacila entre uno y otro estado estas indecisiones dentro del fluido provocan fuertes fluctuaciones de densidad que dispersan la luz de la misma manera que nuestra atmósfera dispersa la luz del sol dando al cielo su color. En lo cotidiano los fluidos supercríticos tienen muchas aplicaciones sus propiedades son muy interesantes. Aunque se comporten principalmente como un gas podemos utilizarlos como disolventes pueden servir para extraer determinadas sustancias el dióxido de carbono supercritico se utiliza ampliamente para extraer aromas de las plantas la nicotina al tabaco o incluso la cafeína al café una de las principales ventajas del CO2 supercrítico es que a diferencia de los disolventes líquidos no es tóxico y es relativamente fácil de utilizar con un poder de extracción muy elevado es su forma supercrítica el agua también es muy buen disolvente sirve para destruir residuos orgánicos sin liberar gases nocivos en lugar de quemarlos los fluidos supercríticos tienen múltiples y diversas aplicaciones prácticas como la producción de combustible la refrigeración o incluso la protección microbiana para concluir el fluido supercrítico es un estado de la materia en sí mismo por encima de un determinado punto de presión y temperatura el líquido del gas parece infusionarse formando un único estado homogéneo con propiedades tanto de gas como de líquido en la tierra la temperatura y la presión son demasiado bajas para que tales fluidos puedan existir de forma natural sólo se pueden encontrar pequeñas cantidades en el fondo del océano dentro de las fuentes hidrotermales donde la temperatura y la presión son extremas aunque son escasos en la tierra los fluidos supercríticos son relativamente comunes en el universo especialmente en el interior de los planetas gaseosos dentro de sus atmósferas las condiciones son tan extremas que algunas capas son en realidad supercríticas así la espesa atmósfera de Venus puede alcanzar los 500ºc y una presión 100 veces superior a la de la Tierra en tales condiciones su atmósfera compuesta principalmente por dióxido de carbono es un fluido supercritico