
【化】 Ostwald ripening
abstruse; profound
this
【化】 geepound
especially; special; spy; unusual; very
【化】 tex
tile
【化】 tile; watt
【医】 tile
like so; you
heart; mind; morals; virtue
【化】 ageing; aging; curing
奥斯特瓦尔德熟化(Ostwald Ripening)是物理化学与材料科学中的一种相变现象,指在胶体分散体系中,小颗粒因溶解度较高而逐渐溶解,物质通过扩散重新沉积于较大颗粒表面,最终导致大颗粒生长、小颗粒消失的过程。该现象由德国化学家威廉·奥斯特瓦尔德(Wilhelm Ostwald)于1896年首次系统描述,因此被命名为“奥斯特瓦尔德熟化”。
从汉英词典视角解析,中文术语“奥斯特瓦尔德熟化”对应英文“Ostwald Ripening”或“Ostwald Maturation”,其中“熟化”一词源于材料相变的动态平衡过程,强调物质在微观尺度上的自发重组特性。根据美国化学会(American Chemical Society)的定义,该过程遵循吉布斯-汤姆森方程(Gibbs-Thomson Equation),其数学表达式为: $$ Delta c = frac{2gamma V_m}{rRT} $$ 其中$Delta c$表示小颗粒与大颗粒的浓度差,$gamma$为表面能,$V_m$为摩尔体积,$r$为颗粒半径,$R$为气体常数,$T$为热力学温度。
这一理论在工业领域有广泛应用,例如金属合金热处理、纳米材料稳定性调控以及药物晶体生长优化。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)将其列为胶体系统动力学的基础概念之一。
奥斯特瓦尔德熟化(Ostwald Ripening)是材料科学和物理化学中的一种现象,指分散体系(如溶液、溶胶或固溶体)中较小颗粒因表面能较高而逐渐溶解,溶解物质通过扩散在较大颗粒表面重新沉积,最终导致大颗粒生长、小颗粒消失的过程。
驱动力
小颗粒因曲率半径小导致表面能高,根据吉布斯-汤姆森方程(Gibbs-Thomson equation),小颗粒的溶解度高于大颗粒。这种溶解度差异形成浓度梯度,促使物质从小颗粒向大颗粒扩散。
动态过程
数学描述
Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理论给出熟化速率公式:
$$
bar{r} - bar{r}_0 = kt
$$
其中$bar{r}$为平均粒径,$k$为速率常数,$t$为时间。
需注意,该现象可能导致催化层中活性组分流失,需通过载体设计或表面修饰抑制熟化。
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