
【化】 Ostwald ripening
abstruse; profound
this
【化】 geepound
especially; special; spy; unusual; very
【化】 tex
tile
【化】 tile; watt
【醫】 tile
like so; you
heart; mind; morals; virtue
【化】 ageing; aging; curing
奧斯特瓦爾德熟化(Ostwald Ripening)是物理化學與材料科學中的一種相變現象,指在膠體分散體系中,小顆粒因溶解度較高而逐漸溶解,物質通過擴散重新沉積于較大顆粒表面,最終導緻大顆粒生長、小顆粒消失的過程。該現象由德國化學家威廉·奧斯特瓦爾德(Wilhelm Ostwald)于1896年首次系統描述,因此被命名為“奧斯特瓦爾德熟化”。
從漢英詞典視角解析,中文術語“奧斯特瓦爾德熟化”對應英文“Ostwald Ripening”或“Ostwald Maturation”,其中“熟化”一詞源于材料相變的動态平衡過程,強調物質在微觀尺度上的自發重組特性。根據美國化學會(American Chemical Society)的定義,該過程遵循吉布斯-湯姆森方程(Gibbs-Thomson Equation),其數學表達式為: $$ Delta c = frac{2gamma V_m}{rRT} $$ 其中$Delta c$表示小顆粒與大顆粒的濃度差,$gamma$為表面能,$V_m$為摩爾體積,$r$為顆粒半徑,$R$為氣體常數,$T$為熱力學溫度。
這一理論在工業領域有廣泛應用,例如金屬合金熱處理、納米材料穩定性調控以及藥物晶體生長優化。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将其列為膠體系統動力學的基礎概念之一。
奧斯特瓦爾德熟化(Ostwald Ripening)是材料科學和物理化學中的一種現象,指分散體系(如溶液、溶膠或固溶體)中較小顆粒因表面能較高而逐漸溶解,溶解物質通過擴散在較大顆粒表面重新沉積,最終導緻大顆粒生長、小顆粒消失的過程。
驅動力
小顆粒因曲率半徑小導緻表面能高,根據吉布斯-湯姆森方程(Gibbs-Thomson equation),小顆粒的溶解度高于大顆粒。這種溶解度差異形成濃度梯度,促使物質從小顆粒向大顆粒擴散。
動态過程
數學描述
Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理論給出熟化速率公式:
$$
bar{r} - bar{r}_0 = kt
$$
其中$bar{r}$為平均粒徑,$k$為速率常數,$t$為時間。
需注意,該現象可能導緻催化層中活性組分流失,需通過載體設計或表面修飾抑制熟化。
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