Ein überkritisches Fluid ist ein Stoff, der über seinen kritischen Punkt erhitzt wurde. Der kritische Punkt eines Stoffes ist der Punkt, an dem der kritische Druck und die kritische Temperatur koexistieren, wodurch der Stoff im Gleichgewicht in seiner flüssigen und gasförmigen Form existieren kann. Das Ergebnis der Entnahme einer Substanz über diesen Punkt hinaus ist, dass eine Flüssigkeit die Auflösungseigenschaften einer Flüssigkeit, aber die Diffusionseigenschaften eines Gases hat. Das bedeutet, dass es Stoffe wie eine Flüssigkeit auflösen kann, während es sich ausdehnt, um einen Behälter wie ein Gas zu füllen. Diese einzigartigen Eigenschaften ermöglichen den Einsatz in verschiedenen Branchen.
Wenn ein Stoff seinen kritischen Punkt überschreitet, wird er zu einer überkritischen Flüssigkeit. Damit ein Fluid überkritisch wird, muss eine Person die kritische Temperatur und den kritischen Druck kennen. Normalerweise kann ein Gas mit hoher Temperatur durch Zugabe von Druck in eine Flüssigkeit umgewandelt werden, und eine Flüssigkeit mit hohem Druck kann durch Zugabe von Wärme in ein Gas umgewandelt werden. Der kritische Druck ist der Druck, oberhalb dessen ein Stoff trotz hoher Temperatur nicht gasförmig existieren kann. Ebenso ist die kritische Temperatur der Punkt, oberhalb dessen ein Stoff trotz hohem Druck nicht flüssig sein kann.
Wenn eine Substanz über die kritische Temperatur erhitzt und unter einen Druck über dem kritischen Druck gesetzt wird, tritt ein interessantes Phänomen auf. Der Stoff kann weder flüssig noch gasförmig sein. Es hat vielmehr die Eigenschaften von beiden. Die Linien zwischen den Phasen der Materie verschwinden praktisch, und die Flüssigkeit ändert ihre Eigenschaften. Das neue überkritische Fluid weist sowohl flüssige als auch gasförmige Eigenschaften auf.
Ein häufig verwendetes überkritisches Fluid ist Kohlendioxid. Es ist eine gute Substanz, um sich in ein überkritisches Fluid zu verwandeln, da seine kritische Temperatur 87.8 °F (31 °C) und sein kritischer Druck 73 Atmosphären (etwa 55,480 mm Hg) beträgt. Sobald es sich um ein überkritisches Fluid handelt, können die Eigenschaften von Kohlendioxid durch Temperatur- und Druckänderungen verändert werden. Durch die Druckmanipulation kann sich beispielsweise ändern, welche Stoffe sich in der Flüssigkeit auflösen. Da Kohlendioxid ein unpolares Molekül ist, können Modifikatoren hinzugefügt werden, um seine Fähigkeit, polare Moleküle aufzulösen, zu erhöhen.
Einige überkritische Fluide können verwendet werden, um eine größere Menge einer gewünschten Substanz in kürzerer Zeit zu extrahieren. Diese und andere Eigenschaften ermöglichen den Einsatz in einer Vielzahl von Branchen. Die Lebensmittel- und Pharmaindustrie kann beispielsweise die Flüssigkeit verwenden, um bestimmte Verbindungen aus Lebensmitteln zu extrahieren. Mit einer überkritischen Flüssigkeit wie Kohlendioxid kann ein Wissenschaftler Fettsäuren, Öle und Antioxidantien extrahieren, ohne chemische Rückstände auf dem Extrakt zu hinterlassen. Überkritisches Kohlendioxid hat auch eine relativ niedrige Temperatur, so dass es in Fällen verwendet werden kann, in denen eine Chemikalie keiner hohen Hitze ausgesetzt werden kann.