Созревание Оствальда: рост кристаллов за счет растворения мелких частиц
Ostwald ripening
Отволаживание Оствальда: рост кристаллов за счет растворения мелких частиц. Объяснение процесса, примеры в растворах и пищевой промышленности (мороженое).
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Процесс, при котором мелкие кристаллы растворяются в растворе для роста более крупных кристаллов.
Process by which small crystals dissolve in solution for the benefit of larger crystals
Оствальдское созревание – это явление, наблюдаемое в твердых растворах и коллоидных системах, заключающееся в изменении неоднородной структуры со временем: мелкие кристаллы или частицы сначала растворяются, а затем повторно осаждаются на более крупные кристаллы или частицы. Растворение мелких кристаллов или частиц и последующее осаждение растворенного вещества на поверхности более крупных кристаллов или частиц впервые было описано Вильгельмом Оствальдом в 1896 году. Для коллоидных систем оствальдское созревание наблюдается также в эмульсиях "вода в масле", в то время как флокуляция – в эмульсиях "масло в воде".
Ostwald ripening is a phenomenon observed in solid solutions and liquid sols that involves the change of an inhomogeneous structure over time, in that small crystals or sol particles first dissolve and then redeposit onto larger crystals or sol particles. Dissolution of small crystals or sol particles and the redeposition of the dissolved species on the surfaces of larger crystals or sol particles was first described by Wilhelm Ostwald in 1896. For colloidal systems, Ostwald ripening is also found in water in oil emulsions, while flocculation is found in oil in water emulsions.
Конкретные примеры
Одним из примеров созревания Оствальда является рекристаллизация воды в мороженом, что придает старому мороженому зернистую, хрустящую текстуру. Более крупные кристаллы льда растут за счет более мелких внутри мороженого, создавая более грубую текстуру. Другой гастрономический пример – эффект узо, при котором капли в мутной микроэмульсии увеличиваются в размере посредством созревания Оствальда. В геологии это проявляется в укрупнении текстуры, старении или росте фенокристаллов и кристаллов в твердой породе, температура которой ниже температуры солидуса. Этот процесс часто рассматривается как один из механизмов образования мегакристаллов ортоклаза, альтернативный физическим процессам, определяющим рост кристаллов из зародышей и термохимическим ограничениям скорости роста. В химии водных растворов и при старении осадков этот термин относится к росту крупных кристаллов за счет более мелких, обладающих большей растворимостью. В ходе этого процесса многие изначально образовавшиеся мелкие кристаллы (ядра) медленно исчезают, оставляя лишь несколько, которые растут, используя в качестве материала для роста более мелкие кристаллы. Мелкие кристаллы служат своего рода "топливом" для роста более крупных. Предотвращение созревания Оствальда имеет основополагающее значение в современных технологиях для синтеза квантовых точек из растворов. Созревание Оствальда также является ключевым процессом при переваривании и старении осадков – важном этапе гравиметрического анализа. Переваренный осадок, как правило, более чистый и его легче промывать и фильтровать. Созревание Оствальда может происходить и в эмульсионных системах, когда молекулы диффундируют из мелких капель в крупные через непрерывную фазу. Для получения миниэмульсии добавляют чрезвычайно гидрофобное соединение, чтобы остановить этот процесс. Диффузионный рост крупных капель в облаках жидкой воды в атмосфере за счет более мелких капель также характеризуется как созревание Оствальда.
One example of Ostwald ripening is the re crystallization of water within ice cream which gives old ice cream a gritty, crunchy texture. Larger ice crystals grow at the expense of smaller ones within the ice cream, creating a coarser texture. Another gastronomical example is the ouzo effect, where the droplets in the cloudy microemulsion grow by Ostwald ripening. In geology, it is the textural coarsening, aging or growth of phenocrysts and crystals in solid rock which is below the solidus temperature. It is often ascribed as a process in the formation of orthoclase megacrysts, as an alternative to the physical processes governing crystal growth from nucleation and growth rate thermochemical limitations. In aqueous solution chemistry and precipitates ageing, the term refers to the growth of larger crystals from those of smaller size which have a higher solubility than the larger ones. In the process, many small crystals formed initially (nuclei) slowly disappear, except for a few that grow larger, at the expense of the small crystals (crystal growth). The smaller crystals act as fuel for the growth of bigger crystals. Limiting Ostwald ripening is fundamental in modern technology for the solution synthesis of quantum dots. Ostwald ripening is also the key process in the digestion and aging of precipitates, an important step in gravimetric analysis. The digested precipitate is generally purer, and easier to wash and filter. Ostwald ripening can also occur in emulsion systems, with molecules diffusing from small droplets to large ones through the continuous phase. When a miniemulsion is desired, an extremely hydrophobic compound is added to stop this process from taking place. Diffusional growth of larger drops in liquid water clouds in the atmosphere at the expense of smaller drops is also characterized as Ostwald ripening.