奧斯瓦爾德熟化

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奧斯瓦爾德熟化的基本表示

奧斯瓦爾德熟化(或奧氏熟化)是一種可在固溶體液溶膠中觀察到的現象,其描述了一種非均勻結構隨時間流逝所發生的變化:溶質中的較小型的結晶或溶膠顆粒溶解並再次沉積到較大型的結晶或溶膠顆粒上。 [1]

威廉·奧斯特瓦爾德首次於1896年對上面提到的這種變化進行了描述。 [2]奧氏熟化通常會出現在油包水乳劑中,而相對的在水包油乳劑中則會發生絮凝[3]

機理[编辑]

這個以熱力學為基礎的過程是由於大型顆粒能量低於小型顆粒而產生的。 [4]該理論是根據顆粒表面分子由於能量高於顆粒內部分子而產生的不穩定性的事實所逆向推導出來的。以一個由原子組成的立方結晶為例:所有在其內部的原子都和與其相鄰的6個原子緊緊相連,形成了非常穩定的結構,而處於其表面的原子則因為與之相鄰的原子少於6個,穩定性大打折扣。根據大型顆粒具有較低能量這個事實,較大型的結晶體相對於小型結晶體將具有較多的穩定的包含7原子的結構和較少的包含6原子或更少原子的結構。由於熱力學系統會不斷進行釋放能量的過程,在較小型結晶體表面的原子(上述的由於與等於或少於5個原子相連而能量較高的原子)會根據開爾文方程趨向於脫離該結晶體,溶解於溶劑中。如果所有的小型結晶體都在進行這個過程,溶劑中的自由原子的濃度將大大提高,當溶劑中的自由原子達到過飽和狀態時,它們將具有凝結到大型結晶體表面的趨勢;[4]因此,在溶劑中,小型顆粒將不斷萎縮,而相對的大型顆粒不斷增大,同時溶質的整體平均半徑也不斷增加;可以認為在經過足夠長的時間之後,所有的溶質將最終變為一個巨大的球型的顆粒以達到表面積最小的效果(從而變為能量最低)。

腳註[编辑]

  1. ^ (英文)國際純粹與應用化學聯合會."Ostwald ripening".化学术语总目录 在线版本.
  2. ^ W. Ostwald. 1896. Lehrbuch der Allgemeinen Chemie, vol. 2, part 1. Leipzig, Germany.
  3. ^ Hubbard, Arthur T. Encyclopedia of Surface and Colloid Science. CRC Press. 2004. 4230 [2007-11-13]. ISBN 0824707591. 
  4. ^ 4.0 4.1 Ratke, Lorenz; Voorhees, Peter W. Growth and Coarsening: Ostwald Ripening in M​​aterial Processing. Springer. 2002: 117–118 [2007-11-15]. ISBN 3540425632. 

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