Nucleación heterogénea - nucleación en sistemas heterogéneos .
La nucleación es la primera etapa de transición de fase en el tiempo . Forma el número principal de gotas en constante crecimiento de una nueva fase estable . Hay dos tipos de nucleación: homogénea (según un mecanismo homogéneo) y heterogénea.
De mayor interés es la etapa de nucleación en sistemas heterogéneos , como vapor sobresaturado y partículas extrañas presentes en su volumen. Es sobre estas partículas (centros heterogéneos) donde comienzan a emerger las gotas . Los cristales de sales marinas, iones , partículas de polvo, partículas de hollín , etc. pueden actuar como centros heterogéneos. Las partículas extrañas tienen diferentes propiedades. Una partícula puede ser cargada o neutra, total o parcialmente disuelta en el vapor de agua que se condensa en ella , la superficie de un centro heterogéneo insoluble puede ser total o parcialmente humectable . Finalmente, el tamaño crítico de las gotas durante la nucleación en los centros humectables puede determinarse mediante una película líquida delgada o gruesa. Las características del proceso de nucleación, como el número de gotitas formadas, su tamaño promedio y la duración de la etapa, dependen esencialmente de estos parámetros desconocidos . A pesar de la variedad de propiedades y tamaños de los centros heterogéneos, es posible construir una teoría cuantitativa de la nucleación heterogénea.
Lo principal en la termodinámica de la nucleación heterogénea es encontrar el trabajo de formación de una gota o el potencial químico de un condensado (una sustancia que se condensa en una gota de un vapor) en una gota. Conocer el trabajo de formación de gotas o el potencial químico del condensado en función del número de moléculas de condensado permite calcular todas las características termodinámicas importantes para la cinética de nucleación . Una de estas características es el valor umbral del potencial químico . A valores del potencial químico superiores al valor umbral, todas las partículas extrañas presentes en el vapor se convierten en centros de gotitas de crecimiento irreversible. El valor del potencial químico umbral es función de los parámetros de la sustancia del centro heterogéneo.
Por ejemplo, la presencia de una carga en una partícula reduce el valor del potencial químico umbral del vapor en comparación con la condensación en centros humectables sin carga. A medida que aumenta el tamaño de las partículas, las películas más gruesas determinan el tamaño crítico de las gotas durante la nucleación en los centros humectables. En el caso de una superficie parcialmente mojada de un centro heterogéneo, la búsqueda de una expresión analítica para el valor umbral del potencial químico es difícil, pero las estimaciones numéricas para cada caso particular son posibles.