Ostwaldrupeutumista

Ostwaldin rupeutuminen on diffuusiopohjainen hiukkaskoon kasvu dispersiossa, jossa pienemmät hiukkaset liukenevat ja liuenneita aineita siirtyy suuremmille hiukkasille. Prosessi johtaa hiukkasten koon suurentumiseen ja dispersiossa havaittavan kokojakauman laajenemiseen. Nimi tulee Wilhelm Ostwaldilta.

Mekanismi: Gibbsin–Thomsonin lain mukaan pienemmillä hiukkasilla on suurempi liukenevuus (kemiallinen potentiaali) kuin isommilla, joten ne liukenevat helpommin. Liuenneet molekyylit diffusoituvat dispersio-ympäristön läpi ja redepositioidaan suuremmille hiukkasille. Tämän seurauksena pienimpien hiukkasten määrä vähenee ja suurimpien koko kasvaa.

Teoreettinen kuva: Lifshitz–Slyozov–Wagnerin (LSW) teoria mallintaa tätä diffuusion ohjaamaa koonmuutosta laimassa dispersiossa. Oletuksina ovat diffuusionhallinta, ei koalesenssia ja vakiona lämpötila. Keskiarvoinen hiukkasen koko kasvaa ajan likimäärin suhteessa t^(1/3).

Vaikutukset ja sovellukset: Ostwaldin rupeutuminen vaikuttaa kolloidien stabiilisuuteen, emulsioiden elinikään sekä metalliseosten mikrorakenteeseen. Se voi heikentää tai muokata optisia ja mekaanisia ominaisuuksia sekä vaikuttaa nanopartikkelien valmistuksen kontrolliin.

Estäminen ja hallinta: Massansiirtoa voidaan hidastaa lisäämällä stabilointiaineita tai pinta- tai kerrospäällysteitä, jotka estävät liukenemista. Myös lämpötilan, solventin ja sekoituksen koostumuksen optimointi voi viivästyttää rupeutumista.

Historia: Käsite on nimetty Wilhelm Ostwaldin mukaan. Teoriaa täydensivät myöhemmin Lifshitz, Slyozov ja Wagner.