它是水的“第四种形态”,其腐蚀能力堪比王水
2020-05-06 14:21:06 作者:本网整理 来源:奇妙科学屋 分享至:

水是我们日常生活中随处可见但是不可或缺的资源,小到洗菜煮饭,抽水马桶,大到工业生产,远洋航行都离不开水。


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液态水是我们最常见的水资源形式之一,冬天的时候北方人能够见到冰雪,这类水的固态形式,烧水时我们能够见到水的气态——水蒸气。但是你可能不知道,除了这三种状态,水还有一种状态,处在这种状态的水,其性质不同于前面三种状态那么柔和,这类水被称为超临界水。


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中华民族自诞生以来就一直和水打着交道,从汉字最开始诞生时,水的写法就已经基本定型。而古代神话之中关于水的故事更是数不胜数,从精卫填海到大禹治水,再到古代民间故事水淹七军等等,都表明了人们对水有着一种特殊的情感。


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作为生命的起源地同时也是生命之源的水,自然被重点研究过,而超临界水正是在研究的过程中发现的。

 

其实相对于其他实验的严苛条件,形成超临界水的条件便显得不那么严格。首先是温度,达到超临界水的温度大约是4倍于液态水的沸点,准确的来说是374℃,这里可能有人会想,都已经三百多摄氏度了,这水不早就变成气态了吗?其实并不是这样。


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374℃的水为什么不变成气态?


回答这个问题前,我们要先了解一张神奇的图,这张图可以帮助你分辨清物质在哪些条件下变成什么状态,这张神奇的图就是相图。

 

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在上面的这张相图里,通过图示我们很容易的就能知道决定水三态的条件并不只有温度,还有压强

 

大家可能知道这样一个常识,就是海拔越高的地方其气压就会越低,这就直接影响了水的状态点,在青藏高原上(平均海拔约为4000米)水的沸点大约为85℃,而如果在世界第一高峰珠穆朗玛峰上烧水,其沸点只有73.5℃左右。


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既然这样,形成超临界水所需要的气压是多少呢?答案是225个大气压。超临界水既不是液体也不是气体,这类“三不像”的水拥有着多种令人惊讶的性质。


超临界水的性质


第一点是超临界水具有极强的氧化能力,超临界水氧化反应性极强,安全、简单、清洁,经济地分解含有机物和无机物的废水、污泥,且可回收资源,是减轻环境污染负荷及废物资源化的技术之一。在环境污染问题日益严重的今天,超临界水不失为一种好的处理污染物质的试剂。


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第二点是水变成超临界状态后,很多物质都可以在水中燃烧,并且冒出火焰。


三是超临界水可以溶解掉很多物质(比如油等难溶于水的物质),并且在溶解时体积会极大的缩小,有很多科研人员正在探索超临界水对于降解塑料的作用,取得了不凡的成果。


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最后超临界水能够缓慢地溶解腐蚀几乎所有金属,甚至包括贵重金属类的黄金,要知道能够溶解腐蚀黄金的溶剂寥寥无几,经过实验证实超临界水的腐蚀性可以和王水相媲美。在超临界水中一些化学反应的反应速度会得到大幅度的提升,有的甚至可以提升至原来的100倍。


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自然界中的实例


不要以为超临界水只能出现在实验室之中,实际上,自然界也有超临界水的身影。


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2008年,德国科学家在位于大西洋中部山脊发现了一处高温热液喷口,在这个喷口附近的水温最高可以达到464℃,这是迄今为止人们在自然界中发现温度最高的液体,也是人类第一次观察到自然状态下处于超临界状态的水。


超临界水有着很大的应用价值,在将来或许我们可以在很多场景中看到它的身影。

 

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