|
水是生命之源。受温度和气压的影响，水分子会以三种不同的形态存在。日常生活中的水通常以液态形式呈现，结冰之后就是固态水，空气中的水蒸气则是气态水。水在这三种状态之间相互转化，就孕育了雨、雪等多彩的降水现象。  除了固、液、气这三种形态，水还有第四种存在形态 众所周知，自然界中的所有宏观物质都像水那样存在着固态、液态、气态这三种状态。一般来说，常规物质的物态由温度和压力共同决定。当温度和压力处于一定条件时，同一种物质的三种状态便能平衡共存，这一共存点被称之为三相点。  而气、液共存的那个点则被叫做临界点。不同物质的临界点不同，临界温度和临界压力也不同。这种临界现象由安德鲁斯于1869年研究二氧化碳气、液两相密度差时发现。以水为例，水处于临界点时的临界温度为374℃，临界压力为21.7兆帕（大约相当于标准大气压的218倍）。  当水的温度和压力均超过临界值，此时水就会处于一种超临界状态，气、液两态的性质将非常相似，并且难以分辨，既像液体又像气体。 超临界态，它是除固态、液态和气态外，物质存在的第4种形态。处于这一状态的水被叫做超临界水。 科学家在深海中发现天然存在的超临界水 在标准大气压（0.1013兆帕）下，纯水的凝固点为0℃，沸点为99.975℃。 压力升高，水的沸点就会升高，用过高压锅的应该明白。而要想让普通的水成为超临界水，就必须让它处于高温（374℃以上）高压（22.1兆帕以上）状态。在实验室中，这很容易达成。  虽然人类很早就发现并制造出了超临界水，并且相信自然界中肯定也存在超临界水，但直到21世纪初才第1次观察到自然状态下处于超临界状态的水。 2008年，德国科学家在对大西洋中部山脊处的一处高温热液喷口进行考察时发现，这个喷口附近的水温最高竟然达到464°C。这一发现，让科学家狂喜，因为这不仅是人类在自然界中发现的温度最高的液体，也是第一次发现天然存在的超临界水。  海底热液喷口又称“海底黑烟囱”，它是由海底地壳扩张分离，海水渗进地下遭遇炽热的岩浆形成的。上面那个热液喷口最早是由德国不来梅雅各布大学的科学家安德里亚教授和她的研究小组于2005年发现的。 地球上这么多水，科学家之所以这么晚才发现天然存在的超临界水，还是因为超临界水的存在要同时满足高温高压，这种条件在地球上并不常见，而且此前我们也没有能力或者机会进行观察。例如深海压力虽然足够，但也只有海底黑烟囱等少数区域的水温才能满足超临界条件。 超临界水的妙用 超临界水身兼液体和气体这两方面的特性，是一种不同寻常的流体，你可认为它是一种密度接近液态水的那种稠密气体。 虽然有接近水的密度，可超临界水却拥有远超一般液体的低粘性和近似气体般的高扩散性，能够像空气那样渗透进固体的孔隙中，同样也能够让别的物质在超临界水中快速扩散。  此外，超临界水还具有极强的氧化能力和溶解能力，很多在液态水中难以溶解的物质在超临界水中都可以被快速地溶解掉，绝大多数金属都能够在超临界水中被缓慢地腐蚀掉，部分物质甚至能够在超临界水中燃烧。并且超临界水的理化特性可以随着温度或压力进行改变。 正是这些特性，使超临界水可以当做溶剂、萃取剂、催化剂应用于化工领域，在加速化学反应过程、分离提纯等方面均有应用。其次，利用超临界水的特性，还可以用来处理污水及一些污染物，在环保领域有广阔的应用前景。  世界上的很多国家，诸如日本、德国，都在研究与超临界流体有关的技术，可超临界流体就像超导体那样，使用时必须维持一定的温度等，这导致应用成本高，限制了它的应用空间。但由于优点众多，仍然值得研究。 |
|
|
