水的第四种形态--超临界状态

在大多数人的认知里，水的形态有三种，可以是冰的固体、可以是水的液体、以及可以是气体的气态。

水的组成元素是氢和氧，在不同的温度条件中，这三种状态可以相互转化。

在标准大气压之下，水的沸点是100摄氏度，在100摄氏度的时候水会变为气态形式，也就是水蒸气。

而0摄氏度则是水的凝固点，在0摄氏度的时候，水会凝结成冰。如果气压升高，水的凝固点和沸点也会相应升高，反之则会下降。

但后来科学家发现，水其实有第四种形态，——超临界状态。其实不只是水，很多物质在特殊的情况之下都存在着这种不同于三种形态的特殊形态。

一、什么是超临界状态？

液体、固体和气体是物质的基本相，但它们之间存在一个临界点。当物质的温度和压力都高于临界点时，此时气体和液体的性质会十分相似，随后便会达到一个均匀的流体现象。

水的临界温度是374.15摄氏度，也就是一旦温度超过了374.15摄氏度，无论如何增大压强，水都不会由气态变为液态了。

而水的临界压力是22.05兆帕，也就是说水在374.15摄氏度的时候，由气态转化为液态所需要的最小压强为22.05兆帕。

当水的温度和压力都远远超过了临界值，就是处于超临界状态，在这样状态下的水也就是超临界水了。

科学家们发现，超临界水具有很强的氧化性，如果将物质放入超临界水中，再充入氧气，物质很快就会被氧化。

这个物质还会被溶解在了超临界水里面，如果是可燃物质，那么超临界水就可以燃烧。

二、超临界水的发现

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，这也是高压锅的原理。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。

这之前科学家们在实验室中就制造出来过，但这种形态的水并没有在自然界中发现过。

直到2008年，德国科学家正在对大西洋中部山脊的热液喷口进行考察时期，他们发现那里的水温已经达到464℃，是地球上水温最高的地方。

其明显高于临界温度，此时不管该地的压力有多大，气体都不可能液化。

所以参与考察的安德里亚认为，这是深海中的第四种水，是我们在自然状态下，第一次观测到的超临界水。

三、超临界水的作用

超临界水虽然有接近水的密度，可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。

根据这些特性，超临界水在许多领域上都发挥起了作用。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。

还有科学家设计利用超临界水的特性，用来处理污水及一些污染物。

相信在未来的探索中，超临界状态物质还会被投入更广泛的应用中。