Imagen: Diagrama de cambio de estado o transición de fase del agua pura.
En el punto triple, las 3 fases (sólida, líquida, gaseosa) coexisten a una temperatura y presión dadas.
En el punto crítico (218 atm, 314°C), el agua alcanza la fase supercrítica entre líquido y gas.
El estado supercrítico del agua es un estado especial que se encuentra más allá de sus estados tradicionales de sólido, líquido y vapor. El estado supercrítico no existe en la vida cotidiana.
En el estado supercrítico, las moléculas de una sustancia tienen una alta energía cinética, pero no están lo suficientemente separadas para formar un gas. Por lo tanto, los fluidos supercríticos tienen propiedades únicas que los distinguen tanto de los líquidos como de los gases.
A altas temperaturas y presiones, el agua puede llegar a un punto en el que las distinciones entre las fases líquida y gaseosa se vuelven borrosas. Entonces se encuentra en un estado llamado "supercrítico" donde tiene propiedades fisicoquímicas únicas.
Gracias a su densidad intermedia entre la del agua líquida y la del vapor, el agua supercrítica tiene una alta capacidad de disolución de muchos compuestos químicos. Puede moverse más fácilmente a través de materiales porosos como si fuera un gas, pero con una mejor capacidad de disolución debido a su mayor densidad.
La temperatura a la que el agua se vuelve supercrítica depende de la presión aplicada. Para el agua pura, el estado supercrítico generalmente se alcanza a temperaturas superiores a 374 grados Celsius (647 Kelvin) y presiones superiores a 220 bar (o 22 MPa).
El agua supercrítica se utiliza en varios campos de la investigación científica y en la industria. Por ejemplo, se utiliza para la extracción de compuestos de plantas, para descafeinar café o en aplicaciones de limpieza, purificación y tratamiento de residuos.
En nuestros océanos con cierta profundidad, el agua alcanza la presión crítica (22 MPa) a una profundidad de 2240 metros. La profundidad media de los océanos es de 3 a 5 km, por lo que una parte importante del suelo oceánico supera esta presión crítica. Pero la temperatura crítica es de 374°C, una temperatura muy por encima de la temperatura media del fondo del océano (cerca de 0°C). Sin embargo, a las dorsales oceánicas llegan basaltos fundidos. La profundidad media de las dorsales es de 2700 m, por debajo de la “profundidad crítica”. Estos basaltos están a una temperatura muy alta, por encima de los 1100°C, por lo que muy bien podemos imaginar que una parte cercana a las dorsales activas se encuentra en estado supercrítico de agua.
La superficie del planeta Venus está compuesta principalmente de dióxido de carbono (CO2). Sin embargo, el estado supercrítico del dióxido de carbono se alcanza a una temperatura de 31°C (temperatura crítica) con una presión de 7,3 MPa (presión crítica). La temperatura de la superficie de Venus está cerca de los 400°C para una presión de unas 90 veces la presión atmosférica de la Tierra. Por lo tanto, la atmósfera inferior de Venus se encuentra en un estado supercrítico.
Los planetas gigantes gaseosos compuestos principalmente de hidrógeno y helio ciertamente tienen estados supercríticos de materia en sus capas.
El hidrógeno y el helio también tienen puntos críticos muy bajos, lo que significa que pueden llevarse fácilmente al estado supercrítico a temperaturas y presiones relativamente bajas. El hidrógeno y el helio se vuelven supercríticos cuando tienen una temperatura superior a 33,2 K (-240,2 °C) y una presión superior a 22,07 MPa.
En estado supercrítico, el hidrógeno y el helio tienen una densidad similar a la del agua líquida, pero tienen una viscosidad y una tensión superficial similares a las de un gas.
Más allá del sistema solar, se han modelado composiciones de exoplanetas y podría ser que ciertos planetas (55 Cancri e y Gliese 876 d) tengan un océano de agua en estado supercrítico.
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