fluida superkritisApa itu FluidaSuperkritis?May 5, 2013 7:04 pm
/ Leave a comment
Masih adakah wujud zat selain padat, cair dan gas? Jawabnya ada.
Itulah fluida superkritis (supercrtitical fluid). Zat ini bukan
padatan, bukan cairan, bukan pula gas. Wujud zat sangat dipengaruhi
oleh temperature dan tekanan, fluida superkritis adalah zat yang
berada di atas temperatur dan tekanan kritisnya tetapi masih berada
di bawah tekanan yang dapat mengubahnya menjadi padatan.Sebagai
contoh, H2O pada temperatur kamar (25oC) dan tekanan 1 atm akan
berwujud cair (air). Apabila temperatur diturunkan sampai 0oC atau
lebih rendah maka akan berubah menjadi padat atau yang kita sebut
es. Sementara kalau suhunya dinaikkan sampai 100oC atau lebih, akan
menguap menjadi gas (uap air). Bagaimana jika tekanannya juga
diubah? Dengan mengubah temperatur dan tekanan terhadap suatu zat
sampai pada kondisi tertentu, maka kita akan mendapatkan fluida
superkritis. Mari kita lihat diagram fase H2O berikut.Diagram
tersebut menunjukkan perubahan wujud H2O oleh dua variabel yaitu
tekanan (sumbu vertikal) dan temperatur (sumbu horizontal). Ada dua
titik pada diagram itu, titik tripel dan titik kritis. Pada titik
tripel, fase padat, cair dan gas ada secara bersamaan dengan porsi
yang sama. Apabila dari titik tripel, sepanjang kurva batas fase
cair dan gas, temperatur dan tekanan dinaikkan maka cairan akan
semakin berkurang kerapatannya karena ekspansi termal, dan
sebaliknya, kerapatan gas akan meningkat karena naiknya tekanan.
Akibatnya akan didapatkan kondisi dengan kerapatan yang sama dan
tidak ada batas antara cair dan gas. Pada kondisi ini, kurva
mencapai titik kritis, zat tidak lagi berwujud gas atau cair tetapi
disebut sebagai fluida superkritis. Dengan demikian sifat-sifat
fluida superkritis berada diantara sifat-sifat gas dan cairannya.
Fluida superkritis memiliki viskositas yang lebih rendah dan
difusivitas yang lebih tinggi dari fase cairnya (Tabel 1), sehingga
memudahkannya bercampur dengan reagen-reagen dalam suatu sistem
reaksi.Table 1. Perbandingan kerapatan, viskositas, dan difusivitas
dari gas, fluida superkritis, dan cairan
(http://sfe.vemt.bme.hu/angol/supercritical.html)Sifatkerapatan
(kg/m3 )Viskositas (cP)Diffusivitas (mm2 /s)
Gas10.011-10
Fluida superkritis100-8000.05-0.10.01-0.1
Cair10000.5-1.00.001
Salah satu fluida superkritis yang telah banyak dimanfaatkan
adalah fluida superkritis CO2. Diantaranya dipakai sebagai pelarut
pada ekstraksi, misalnya ekstraksi kafein dari kopi untuk
mendapatkan kopi yang bebas kafein, sebagai fase gerak pada
kromatografi (supercritical fluid chromatography), dry cleaning,
dan juga sebagai media pada sintesis polimer dan nanomaterial.
Tekanan dan temperatur kritis yang mudah dicapai menjadi alasan
mengapa CO2 superkritis banyak digunakan (Tabel 2) selain
keunggulan lain seperti tidak beracun, murah dan stabil secara
kimia. Dengan menggunakan CO2 superkritis, pemisahan produk reaksi
dari pelarutnya dapat dilakukan dengan mudah, hanya dengan
mengembalikan konsidi sistem ke temperatur kamar dan tekanan
standar, 1 atm (depresurisasi). Pada kodisi ini CO2 akan berwujud
gas sehingga dengan mudah akan terpisah dari dari produk yang
diinginkan. Pemakaian CO2 superkritis sebagai media dalam reaksi
kimia akan mengurangi pemakaian pelarut-pelarut organik yang toksik
dan mudah terbakar.Tabel 2. Temperatur, tekanan, dan kerapatan
beberapa zat pada titik kritis (Skoog, D. A., et al., Principles of
Instrumental Analysis; *wikipedia.org)ZatTc , oCPc, atm c, g/mL
CO2 31.372.90.47
H2O*374,3217.70.32
NH3 132.5112.50.24
n-Butane15237.50.23
