nucleación

La nucleación es el proceso inicial de una transición de fase en la que se forma un núcleo estable de la nueva fase dentro de la fase hospedería. Es un paso clave en la cristalización, condensación, solidificación y en procesos naturales como la formación de nubes. La nucleación puede ocurrir de forma homogénea, cuando los núcleos se forman en el interior de un medio uniforme, o de forma heterogénea, cuando se inician sobre superficies, impurezas o estructuras que reducen la barrera energética.

En el marco de la teoría clásica de la nucleación, el crecimiento de un núcleo implica un compromiso entre la ganancia de energía libre al formar la nueva fase y el costo de crear una interfaz entre fases. El núcleo debe alcanzar un tamaño crítico: si es más pequeño, tiende a disolverse; si es mayor, tiende a crecer. En la nucleación homogénea la barrera energética es mayor y depende de la tensión interfacial y del grado de supersaturación o superenfriamiento. En la nucleación heterogénea, la presencia de superficies o impurezas reduce la barrera, facilitando la formación de núcleos.

La cinética de la nucleación se describe mediante una tasa de nucleación, que aumenta con condiciones que favorecen la formación de la nueva fase y la movilidad de las moléculas. Factores como temperatura, presión, pureza y la energía de interfación influyen significativamente en la magnitud de la tasa.

Aplicaciones y ejemplos comunes incluyen la condensación de vapores en gotas, la cristalización de soluciones, la solidificación de metales y la cristalización de polímeros, así como procesos atmosféricos de nucleación de nubes e hielo.