Diagramma di fase

Con il termine supercritico si definisce qualsiasi composto chimico, o miscela di composti, che ha raggiunto il suo punto critico (Pc). Solitamente si utilizzano sostanze pure, in quanto sono più semplici da gestire e monitorare. Per comprendere meglio questo aspetto, risulta essere di grande aiuto il diagramma di fase. Con questo strumento si può comprendere come, al variare della pressione (P) e della temperatura (T), lo stato della materia può mutare. Oltre agli stati solido, liquido e gassoso, più universalmente conosciuti, vi è anche lo stato supercritico, che si manifesta quando vengono raggiunti determinati valori di P e T, denominate Pressione Critica (P_c) e Temperatura Critica (T_c). Questo diagramma è composto e suddiviso da alcuni curve e aree che denotano alcune caratteristiche peculiari della sostanza in questione come:

• Regioni del diagramma: aree delimitate da alcune curve in cui si identificano i diversi stati di aggregazione della sostanza chimica presa in esame.
• Curve del diagramma: curve costituite da tutti quei valori puntiformi dati dalla corrispondenza di T sull’asse delle ascisse e di P su quello delle ordinate, in cui coesistono almeno 2 fasi diverse contemporaneamente, sono dette curve di transizione di stato e sono sostanzialmente 3:
• Sublimazione/Brinamento: indica la coesistenza della fase solida e gassosa. Scostandosi leggermente da questi valori avviene il completo passaggio della materia dallo stato solido a quello gassoso (Sublimazione) e viceversa (Brinamento).
• Fusione/Solidificazione: indica la coesistenza della fase solida e liquida. Scostandosi leggermente da questi valori avviene il completo passaggio della materia dallo stato solido a quello liquido (Fusione) e viceversa (Solidificazione).
• Vaporizzazione/Condensazione: indica la coesistenza della fase gassosa e liquida. Scostandosi leggermente da questi valori avviene il completo passaggio della materia dallo stato gassoso a quello liquido (Condensazione) e viceversa (Vaporizzazione).
• Punto Triplo: identifica il punto in cui coesistono le tre fasi solida, liquida e gassosa.
• Punto Critico: identifica il punto in cui termina la curva liquido/gas, a queste condizioni si raggiungono T_c e P_c per le quali le due fasi sono indistinguibili in quanto hanno pari densità.
• Fase supercritica: questa regione del diagramma non ha confini marcati da curve di fase come le altre, ma viene arbitrariamente indicata quando vengono superati i valori di P_c e T_c. In questa fase la sostanza ha proprietà tipiche miste sia dei liquidi che dei gas.

Per quanto riguarda la CO₂ la fase supercritica può essere raggiunta con una spesa energetica relativamente bassa, in quanto il Pc è caratterizzato da T_c pari a 31 °C e P_c pari a 73,8 bar.