托马斯·安德鲁斯

爱尔兰物理化学家

托马斯·安德鲁斯（Thomas Andrews，1813年12月19日—1885年11月26日），爱尔兰物理化学家、还是伦敦皇家学会会员、爱丁堡皇家学会会员，曾任贝尔法斯特女王学院副院长、化学教授。他曾在英国和法国巴黎学习化学和医学。1835年获爱丁堡大学医学博士学位。

简介

科研

托马斯·安德鲁斯（Thomas　Andrews，1813～1885）爱尔兰物理化学家。1813年12月19日生于贝尔法斯特。曾在英国和法国巴黎学习化学和医学。1835年获爱丁堡大学医学博士学位。早年行医。1845年被任命为贝尔法斯特女王学院副院长。1849年任该校化学教授。他还是伦敦皇家学会会员（1849），爱丁堡皇家学会会员。1885年11月26日于贝尔法斯特逝世。终年72岁。安德鲁斯主要从事物质临界状态的研究。他是在1861年开始这一工作的。当时D.L.凯纳已经发现“乙醚、酒精和水能在相当于该液体原有2～4倍的空间内全部化成汽”；法拉第已单凭压强之助，把过去只认为是气体的氯及其他几种气体，成功地化为“液体”。他们的这些工作，成为安德鲁斯研究的基础。他选用碳酸作为研究对象，使它加压和降温，到一定数值时发现：“液体与气体之间的分界线就变得越来越模糊……最后分界线也消逝了。后来这个空间完全被一种均匀的流体占有”。他又对氨、一氧化二氮、盐酸等进行研究，发现无论当它们由液态变为气态，或由气态变为液态，都得出同样的结论：“物质的气态与液态可以通过一系列连续不断的变化而相互转化”。并对它作出理论上的解释，进而建立了物质的临界点、临界温度和临界压强的概念。他的研究成果，以《论物质气态与液态的连续性》为题，发表在1869年的《哲学学报》上。

同时，安德鲁斯指出了当时所谓的“永久气体”不能液化的原因：是因为它们的临界温度，比迄今所能得到的温度要低得多。这给以后的研究者以很大的启示。安德鲁斯还提出了固态和液态之间互相转化的问题，这为以后的研究者提出了一个有意义的课题，对物态方程和相平衡理论的发展有很大的影响。

超临界液体

这一现象是在1869年首先由爱尔兰化学家托马斯·安德鲁斯（Thomas Andrews）发现的。“超临界液体”，现在科学家正在学会如何很好地应用它。

在通常情况下，液体与气体全然不一样。液体具有固定的体积；可以在一个容器中注入一半的液体。但是，气体却没有固定的体积；它总是会充满整个容器。

液体能够溶解固体和其他液体，但气体却不能。液体的密度远比气体大，液态水的密度约是气态水（水蒸气）的1250倍。换句话说，1夸脱（译者注：夸脱，英美制液量单位。1夸脱约合1.136升（英）或0.946升（美））水的重量约是1夸脱水蒸气的1250倍。

通过加热，你可以把液体变为气体。当你把水不断加热，最终会使它达到沸点，并且化为蒸气蒸发掉。在海平面的正常条件下，水的沸点是100℃。

如果想不让水在100℃沸腾的话，必须对它加压，目的是压住水分子——姑且这么说吧！当温度继续上升时，为了使水不沸腾，你必须施加越来越大的压力。最后，当温度足够高时，再高的压力也不能阻止它沸腾了。无论压力多大，只要达到某个温度以上，液体就会沸腾，这个温度被称作“临界温度”。水的临界温度是374.2℃。当在临界温度时，恰好还能使水保持液态的那个压力，被称作水的“临界压力”。它大约是标准大气压的218.3倍。

当温度与压力高于上述数值时，就能得到“超临界水”。与水蒸气相似，它没有固定体积并能充满任何容器。然而，它的密度远比水蒸气高，事实上是液态水密度的三分之一。而它最令人惊奇的性质是，它能像液态水一样溶解物质。

每一种液体都有它自己的临界温度和压力，其中有比水高的，也有比水低的。例如，二氧化碳的临界温度是31℃，临界压力是72.85标准大气压。氢的临界温度是-204℃，临界压力是12.8标准大气压。在地球表面的普通情况下，自然界中不可能存在超临界液体。但是，超临界液体会在行星中心存在，那里的温度与压力已经足够高。例如，巨行星木星的内层是由大量超临界氢所组成的，其温度高达几万摄氏度。有些物质比另一些物质更加容易在超临界液体中溶解，这跟普通液体是类似的。因而，可以利用超临界液体把一种复杂混合物中的某部分物质提炼出来，而把其余的物质留下。不过，如果超临界液体太热，它所溶解的物质的分子就会遭到破坏，甚至留下的物质的分子也会被破坏。

超临界水肯定太热，不能用它提取物质而又不破坏那些物质，特别是那些“有机物”，它们的分子巨大并且很不牢固。这样说来，为什么不用超临界二氧化碳呢？它的临界温度低得多，而且达到超临界状态所需的压力也比较小。当把超临界二氧化碳（里面溶有咖啡因）去掉后，不再留下任何东西。最后，当把压力解除后，任何留下的超临界液体都会转化为气体消失掉。这样制成的脱去咖啡因的咖啡就会保持原味。

可以预计，超临界液体可被用来完成其他提炼过程，而且高效无害。或许可以把土豆片中的油提炼出来，留下低热量的土豆，并且不损害它的味道。鱼的腥味可能是由鱼油引起的，也可以把这种油去掉，而不改变它的营养成分。超临界液体还可望用于药品提纯，以及应用于对蛋白质、核酸和其他复杂分子的研究工作。

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