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2. Partikelherstellung mittels Lösungsverfahren
2. Partikelherstellung mittels Lösungsverfahren
2.1 Überkritische Fluide
2.1.1 Physikalische Eigenschaften überkritischer Fluide
Eine Substanz liegt als überkritisches Gas vor, wenn die Temperatur und der Druck
über der kritischen Temperatur (T c ) und dem kritischen Druck (p c ) liegen. Der Stoff
besitzt in diesem Zustand physikalische Eigenschaften einer Flüssigkeit (z.B. Dichte)
und eines Gases (z.B. Viskosität). Überkritische Fluide zeigen ein gutes
Massetransportverhalten, da der Diffusionskoeffizienten D in der Nähe des kritischen
Punktes hundertfach höher liegt als bei Flüssigkeiten. Aufgrund dieser physikalischen
Eigenschaften sind hochkomprimierte Gase als Extraktionsmittel gut geeignet
[Kroeber, Teipel 2003]. In Tabelle 2.1 ist ein Vergleich der physikalischen
Eigenschaften von Gasen, Flüssigkeiten und überkritischen Fluiden zu sehen.
ρ [kg/m³] η [m Pa·s·] D [m²/s]
Gase bei 0,1 MPa, T = 297 K 0,6 – 0,2 0,01 – 0,03 1 – 4 ·10 -5
Überkritische Fluide bei T G , p G 200 – 500 0,01 – 0,03 7 · 10 -8
Flüssigkeiten bei T = 297 K 600 – 1600 0,2 – 3,0 0,2 – 2 · 10 -8
Tabelle 2.1: Physikalische Eigenschaften von Gasen, überkritischen Fluiden und
Flüssigkeiten
ρ = Dichte, η = dynamische Viskosität, D = Diffusionskoeffizient
In Abbildung 1 ist ein Zustandsdiagramm eines Reinstoffes dargestellt. Oberhalb der
kritischen Temperatur und des kritischen Druckes besteht der einphasige, homogene
Zustandsbereich, den überkritisch genannt wird, siehe Abbildung 2.1.
Der überkritische Zustand beginnt am kritischen Punkt CP, der die
Dampfdruckkurve beendet. Längs dieser Kurve stehen bei einer Reinsubstanz die
flüssige und gasförmige Phase miteinander im Gleichgewicht. Bei einer Temperatur T
< T c und einem Druck p < p c ist die Substanz unter der Dampfdruckkurve gasförmig
und über der Dampfdruckkurve flüssig. Am Tripelpunkt befinden sich die gasförmige,
die flüssige und die feste Phase miteinander im Gleichgewicht.
Im überkritischen Bereich ist keine Unterscheidung zwischen Flüssigkeit und
Gas mehr möglich, eine Phasengrenze besteht nicht mehr. Da die van-der-Waals
Kräfte aufgrund der zu großen kinetischen Energie der Teilchen nicht mehr
ausreichen die Flüssigkeitsmoleküle zusammenzuhalten, erreicht das Fluid den
überkritischen Zustand.