过热水

过热水是在通常沸点 100 °C (212 °F) 和临界温度 374 °C (705 °F) 之间温度下加压的液态水。 它也被称为亚临界水或加压热水。 过热水是稳定的，因为超压会提高沸点，或者通过在具有顶部空间的密封容器中加热它，液态水在饱和蒸气压下与蒸气平衡。 这不同于使用术语过热来指代大气压力高于其正常沸点的水，由于缺乏成核位点（有时在微波炉中加热液体时会经历）而没有沸腾。

水的许多反常特性是由于非常强的氢键。 在过热的温度范围内，氢键断裂，从而比通常仅通过升高温度所预期的更能改变性质。 水变得不那么极性，并且表现得更像有机溶剂，例如甲醇或乙醇。 有机材料和气体的溶解度增加了几个数量级，水本身可以在工业和分析应用中充当溶剂、试剂和催化剂，包括萃取、化学反应和清洁。

所有材料都随温度而变化，但过热水的变化比仅从温度考虑因素所预期的变化更大。 水滴的粘度和表面张力以及扩散率随温度升高而增加。水的自电离随温度升高而增加，水在 250 °C 时的 pKw 更接近 11，而不是更熟悉的 25 °C 时的 14。 这意味着水合氢离子的浓度 (H_{3O+) 和氢氧化物浓度 (OH−) 随着 pH 值的增加 保持中立。 恒压下的比热容也随温度增加，从 25°C 时的 4.187 kJ/kg 到 350°C 时的 8.138 kJ/kg。 介电常数（相对介电常数）降低对水在高温下的行为有显着影响。}

水是极性分子，正负电荷中心分开； 所以分子会与电场对齐。 水中广泛的氢键网络倾向于反对这种排列，排列程度由相对介电常数测量。 水在室温下具有约80的高相对介电常数； 因为极性变化通过连接的氢键方向的变化而迅速传递。 这允许水溶解盐，因为离子之间的吸引力电场减少了大约 80 倍。 随着温度升高，分子的热运动会破坏氢键网络； 因此相对介电常数随温度降低，在临界温度下降至约 7。 在 205 °C 时，相对介电常数降至 33，与室温下的甲醇相同。 因此，水在 100 °C 和 200 °C 之间表现得像水-甲醇混合物。 延长氢键的破坏允许分子更自由地移动（粘度、扩散和表面张力效应），并且必须提供额外的能量来破坏键（增加的热容量）。

有机分子的溶解度通常会随着温度的升高而急剧增加，部分原因是上述极性变化，还因为难溶物质的溶解度往往会随着温度的升高而增加，因为它们具有高溶解焓。 因此，通常被认为不溶的材料可以在过热水中变得可溶。 例如，PAHs 的溶解度从 25°C 到 225°C 增加了 5 个数量级，例如萘在 270°C 时在水中形成 10% wt 的溶液。

因此，与使用传统有机溶剂相比，过热水可用于处理许多具有显着环境效益的有机化合物。

尽管相对介电常数降低，但许多盐在接近临界点之前仍可溶于过热水。 例如，当接近临界点时，氯化钠在 300°CA 时溶解度为 37 wt%，溶解度显着下降至几 ppm，并且盐类几乎不溶于超临界水。 一些盐的溶解度会随着温度的升高而降低，但这种现象并不常见。

气体在水中的溶解度通常被认为会随着温度的升高而降低，但这只会发生在一定的温度，然后才会再次增加。