它是水的「第四種形態」,其腐蝕能力堪比王水

2020-12-09 神龜洛書

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水是我們日常生活中隨處可見但是不可或缺的資源,小到洗菜煮飯,抽水馬桶,大到工業生產,遠洋航行都離不開水。

液態水是我們最常見的水資源形式之一,冬天的時候北方人能夠見到冰雪,這類水的固態形式,燒水時我們能夠見到水的氣態——水蒸氣。但是你可能不知道,除了這三種狀態,水還有一種狀態,處在這種狀態的水,其性質不同於前面三種狀態那麼柔和,這類水被稱為超臨界水

中華民族自誕生以來就一直和水打著交道,從漢字最開始誕生時,水的寫法就已經基本定型。而古代神話之中關於水的故事更是數不勝數,從精衛填海大禹治水,再到古代民間故事水淹七軍等等,都表明了人們對水有著一種特殊的情感。

作為生命的起源地同時也是生命之源的水,自然被重點研究過,而超臨界水正是在研究的過程中發現的。

其實相對於其他實驗的嚴苛條件,形成超臨界水的條件便顯得不那麼嚴格。首先是溫度,達到超臨界水的溫度大約是4倍於液態水的沸點,準確的來說是374℃,這裡可能有人會想,都已經三百多攝氏度了,這水不早就變成氣態了嗎?其實並不是這樣。

374℃的水為什麼不變成氣態?

回答這個問題前,我們要先了解一張神奇的圖,這張圖可以幫助你分辨清物質在哪些條件下變成什麼狀態,這張神奇的圖就是相圖。

在上面的這張相圖裡,通過圖示我們很容易的就能知道決定水三態的條件並不只有溫度,還有壓強

大家可能知道這樣一個常識,就是海拔越高的地方其氣壓就會越低,這就直接影響了水的狀態點,在青藏高原上(平均海拔約為4000米)水的沸點大約為85℃,而如果在世界第一高峰珠穆朗瑪峰上燒水,其沸點只有73.5℃左右。

既然這樣,形成超臨界水所需要的氣壓是多少呢?答案是225個大氣壓。超臨界水既不是液體也不是氣體,這類「三不像」的水擁有著多種令人驚訝的性質。

超臨界水的性質

第一點是超臨界水具有極強的氧化能力,超臨界水氧化反應性極強,安全、簡單、清潔,經濟地分解含有機物和無機物的廢水、汙泥,且可回收資源,是減輕環境汙染負荷及廢物資源化的技術之一。在環境汙染問題日益嚴重的今天,超臨界水不失為一種好的處理汙染物質的試劑。

第二點是水變成超臨界狀態後,很多物質都可以在水中燃燒,並且冒出火焰。

三是超臨界水可以溶解掉很多物質(比如油等難溶於水的物質),並且在溶解時體積會極大的縮小,有很多科研人員正在探索超臨界水對於降解塑料的作用,取得了不凡的成果。

最後超臨界水能夠緩慢地溶解腐蝕幾乎所有金屬,甚至包括貴重金屬類的黃金,要知道能夠溶解腐蝕黃金的溶劑寥寥無幾,經過實驗證實超臨界水的腐蝕性可以和王水相媲美。在超臨界水中一些化學反應的反應速度會得到大幅度的提升,有的甚至可以提升至原來的100倍

自然界中的實例

不要以為超臨界水只能出現在實驗室之中,實際上,自然界也有超臨界水的身影。

2008年,德國科學家在位於大西洋中部山脊發現了一處高溫熱液噴口,在這個噴口附近的水溫最高可以達到464℃,這是迄今為止人們在自然界中發現溫度最高的液體,也是人類第一次觀察到自然狀態下處於超臨界狀態的水。

超臨界水有著很大的應用價值,在將來或許我們可以在很多場景中看到它的身影。

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