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成核 |
蒸氣凝聚成液滴過程
成核(Nucleation),也稱形核,是相變初始時的"孕育階段",也即生成晶核的過程,是結晶的初始階段。天空中的雲、霧、雨、燃燒生成的煙,冰箱中冰的結晶,汽水、啤酒的冒出的泡等的形成,均為成核現象。總之,成核現象就是剛開始產生相變化的孕育階段。孕育出胚核後,這胚核便不斷成長形成新的相。
成核現象需要成核位置才可發生。汽化時,液相分子聚集於固相物質上面,分子不斷碰撞使得能量聚集,進而形成"汽化中心";結晶時,若使局部的溶質濃度升高而導致晶體碰撞次數增加,則結晶的晶形構造加快,從而形成"結晶中心"。晶核的成核有兩種形式:初級成核(包括初級均相成核和初級非均相成核)及二次成核。在高於飽和度的情況下,溶液自發形成晶核的過程,稱作初級均相成核;若晶核是在溶液外來物的誘導下生成,則稱其為初級非均相成核;晶核如在含有溶質晶體的溶液中生成,則稱為二次成核。
基本信息
中文名; 成核
外文名; Nucleation
形式2; 初級非均相成核
形式3; 二次成核
形式1; 初級均相成核
基本簡介
蒸氣凝聚成液滴過程成核(Nucleation),也稱形核,是相變初始時的"孕育階段",也即生成晶核的過程,是結晶的初始階段。天空中的雲、霧、雨、燃燒生成的煙,冰箱中冰的結晶,汽水、啤酒的冒出的泡等的形成,均為成核現象。總之,成核現象就是剛開始產生相變化的孕育階段。孕育出胚核後,這胚核便不斷成長形成新的相。
成核現象需要成核位置才可發生。汽化時,液相分子聚集於固相物質上面,分子不斷碰撞使得能量聚集,進而形成"汽化中心";結晶時,若使局部的溶質濃度升高而導致晶體碰撞次數增加,則結晶的晶形構造加快,從而形成"結晶中心"。晶核的成核有兩種形式:初級成核(包括初級均相成核和初級非均相成核)及二次成核。在高於飽和度的情況下,溶液自發形成晶核的過程,稱作初級均相成核;若晶核是在溶液外來物的誘導下生成,則稱其為初級非均相成核;晶核如在含有溶質晶體的溶液中生成,則稱為二次成核。
晶核的生成有三種形式:即初級均相成核、初級非均相成核及二次成核。在高過飽和度下,溶液自發地生成晶核的過程,稱為初級均相成核;溶液在外來物(如大氣中的微塵)的誘導下生成晶核的過程,稱為初級非均相成核;而在含有溶質晶體的溶液中的成核過程,稱為二次成核。二次成核也屬於非均相成核過程,它是在晶體之間或晶體與其他固體(器壁、攪拌器等)碰撞時所產生的微小晶粒的誘導下發生的。
相與相變化
所謂"相"是指物質存在的狀態,在同一相中,化學組成與物理性質是均勻的。以純水為例,它以水的液態、水蒸氣的氣態、及冰的固態三種狀態存在,分別稱為液相、氣相和固相。在多成分系統中,則可能一相內含多成分,或多個液相同時存在。以油水系統為例,在室溫中把半杯色拉油倒入半杯水中,可以看到油浮在水面上,形成不互溶的油相及水相,兩相成分不同。但如果把酒精倒入水中,因可互溶,只有一個液相存在,在這個液相中,化學組成是均勻的。另外,一個固體中也可能由多個固相所組成。比如一顆石頭中,常可發現含有很多色澤不太相同的小顆粒,這些小顆粒可能具有不同化學組成與結晶構造,而分屬不同的固相,或屬同相但[1]