Language
Country/Area
No result found
Transformasi mengejutkan dari air super panas: Bagaimana sifat-sifatnya berubah saat suhu naik?
Air super panas adalah air cair di bawah tekanan pada suhu antara titik didih normalnya (100°C atau 212°F) dan suhu kritisnya (374°C atau 705°F). Jenis air ini distabilkan oleh tekanan berlebih, atau dengan memanaskan air dalam wadah tertutup untuk mempertahankan keadaan cair di bawah keseimbangan tekanan uap jenuh. Karakteristiknya sangat berbeda dari air dalam lingkungan tekanan atmosfer. Penelitian menunjukkan bahwa ketika air dipanaskan hingga keadaan super panas, banyak sifatnya yang tidak biasa mengalami perubahan yang mengejutkan.
"Ikatan hidrogen air putus selama proses pemanasan, membuat air kurang polar, yang menyebabkan air mulai berperilaku lebih seperti pelarut organik."
Perubahan sifat air super panas
Ketika suhu air meningkat, air super panas menunjukkan perubahan sifat yang lebih signifikan daripada zat lain. Viskositas dan tegangan permukaan air menurun seiring dengan peningkatan suhu, sementara difusivitas meningkat. Ketika suhu air meningkat, ionisasi diri air juga akan meningkat. Nilai pKw-nya sekitar 11 pada suhu 250°C, yang menunjukkan bahwa konsentrasi ion hidrogen (H3O+) dan radikal hidroksil (OH−) dalam air meningkat, tetapi pH tetap sama. Pertahankan pada netral.
Analisis perilaku abnormal
Air adalah molekul polar dengan muatan positif dan negatif yang dipisahkan oleh pusatnya. Ketika dipanaskan, gerakan termal dari struktur ikatan hidrogen menghancurkan polaritas air secara keseluruhan, yang menyebabkan permitivitas relatif air menurun seiring dengan peningkatan suhu. Pada suhu 205°C, konstanta dielektrik relatif turun menjadi 33, mirip dengan metanol pada suhu kamar. Fenomena ini menyebabkan air mulai menyerupai campuran air-metanol, yang memengaruhi kelarutan dan reaktivitas kimianya.
Perubahan kelarutan
Senyawa organik
Seiring dengan peningkatan suhu, kelarutan molekul organik sering kali meningkat secara signifikan, sebagian karena perubahan polaritas. Selain itu, zat-zat tertentu yang dianggap tidak larut pada suhu konvensional dapat menjadi larut dalam air yang sangat panas. Misalnya, kelarutan PAH meningkat lima kali lipat pada suhu 25°C dibandingkan dengan 225°C.
Garam
Meskipun terjadi penurunan permitivitas relatif, banyak garam tetap larut hingga mendekati titik kritis. Misalnya, natrium klorida memiliki kelarutan hingga 37 wt% pada suhu 300°C. Namun, saat titik kritis mendekat, kelarutannya menurun secara signifikan.
Gas
Kelarutan gas dalam air biasanya menurun seiring peningkatan suhu, tetapi meningkat lagi setelah suhu tertentu. Kelarutan oksigen dalam air super panas khususnya ditingkatkan, sehingga memungkinkan penerapannya dalam proses oksidasi basah.
Efek korosif
Air super panas di atas 300°C mungkin lebih korosif daripada air bersuhu ruangan. Ini berarti bahwa dalam kondisi ini, perhatian khusus harus diberikan dalam pemilihan bahan peralatan, yang sering kali memerlukan penggunaan paduan tahan korosi.
Kebutuhan energi
Energi yang dibutuhkan untuk memanaskan air jauh lebih sedikit daripada energi yang dibutuhkan untuk menguapkannya, sehingga penggunaan penukar panas untuk memulihkan energi lebih memungkinkan. Misalnya, energi yang dibutuhkan untuk memanaskan air cair dari 25°C hingga 250°C adalah sekitar 976 kJ/kg, yang jauh lebih sedikit daripada 2869 kJ/kg yang dibutuhkan untuk mengubahnya menjadi uap.
Ekstraksi dan reaksi kimia
Air super panas banyak digunakan dalam proses ekstraksi dan reaksi kimia. Misalnya, ia dapat mengekstrak komponen berharga dari tanaman dengan cepat dan selektif, dan dapat secara efektif mengubah bahan organik menjadi produk bahan bakar secara kimiawi, yang sangat penting bagi perlindungan lingkungan.
Penerapan teknologi kromatografi
Dalam kromatografi cair kinerja tinggi fase terbalik, fase gerak yang umum digunakan adalah campuran metanol-air. Karena rentang polaritas air stabil terhadap perubahan suhu, hal ini memungkinkan sifat-sifatnya digunakan secara efektif dalam pemisahan kromatografi untuk pemisahan dan analisis berbagai senyawa organik.
Transformasi sifat-sifat air super panas tidak hanya mengungkap potensi unik air sebagai pelarut dalam sains dan industri, tetapi juga mendorong kita untuk berpikir tentang bagaimana air berperilaku dalam berbagai kondisi lingkungan dan bagaimana potensi penggunaannya dapat memengaruhi teknologi masa depan. Dan keberlanjutan lingkungan?
