Was ist Ostwaldreifung?

Die Ostwald-Reifung ist ein Effekt, der in Kristallen und einigen flüssigen Mischungen auftritt; Dies geschieht, wenn sich größere Kristalle oder Flüssigkeitströpfchen bilden, während kleinere verschwinden. Der Effekt wird durch Unterschiede in der molekularen Energie von größeren gegenüber kleineren Kristallen oder Tropfen verursacht. Größere Strukturen haben eine niedrigere Energie, weil das Zentrum des Tröpfchens oder Kristalls eine stabile molekulare Anordnung hat, die wahrscheinlich nicht auseinanderfällt, während nur die äußere Oberfläche zur Bildung eines größeren Kristalls oder Tröpfchens zur Verfügung steht. Kleinere Größen sind weniger stabil, da sich die äußere Oberfläche, obwohl sie klein ist, wahrscheinlich mit anderen Molekülen verbindet oder mit ihnen verschmilzt.

Die Veränderungen, die bei der Ostwald-Reifung auftreten, wurden erstmals Ende des 19. Jahrhunderts von W. Ostwald definiert. Erste Untersuchungen ergaben, dass einige Materialien Kristalle bildeten, die im Laufe der Zeit rauer oder grober wurden. Ostwald entwickelte die Theorie der sich im Laufe der Zeit ändernden Kristallgröße, die später durch Laborexperimente bestätigt wurde. Die Reifung wird selten mit dem Auge beobachtet, kann aber mit Laborgeräten festgestellt werden, die Kristall- oder Tröpfchengrößen messen können.

Beispiele für Ostwald-Reifung können in gängigen Konsumgütern vorkommen. Eiscreme ist ein Beispiel; Die Ostwald-Reifung tritt auf, wenn sich Eiskristalle in Eiscreme bilden, nachdem es in einem Gefrierschrank aufbewahrt wurde. Dadurch fühlt sich das Eis rau an, was in der Lebensmittelindustrie als schlechtes Mundgefühl bekannt ist. Die Kristalle entstehen, weil die fein gemischten Wassermoleküle eine instabile molekulare Energie haben und sich mit anderen Wassermolekülen verbinden wollen. Im Laufe der Zeit bilden sich immer mehr Eiskristalle und machen das Produkt weniger begehrenswert.

Einige Emulsionen, bei denen es sich um Kombinationen aus zwei oder mehr Flüssigkeiten handelt, die chemisch nicht reagieren oder sich nicht vermischen, können aufgrund der Ostwald-Reifung ihre Eigenschaften im Laufe der Zeit ändern. Beispiele für Emulsionen umfassen Mayonnaise, Hautcremes und viele flüssige Kosmetika. In größerem Maßstab ist dieser Effekt zu sehen, wenn Öl in einen Topf mit Wasser gegossen wird. Anfangs können die Öltröpfchen recht klein sein, aber mit der Zeit bilden sich größere Tröpfchen, während kleinere verschwinden.

Tenside können in jedem Prozess verwendet werden, bei dem die Ostwald-Reifung vermieden oder reduziert werden soll. Diese Chemikalien reagieren nicht mit einem der Mischungsbestandteile, sondern bilden Moleküle, die eine der Mischungskomponenten umgeben. Diese Tensidbeschichtung unterbricht oder stoppt den Prozess des Verschmelzens kleiner Tropfen oder Kristalle zu größeren und führt zu cremiger Eiscreme oder Kosmetika, die keine körnige Textur entwickeln.

Bei der fotografischen Verarbeitung werden chemische Reaktionen verwendet, um Silbermoleküle zu bilden, die auf Licht reagieren, was zu einem sichtbaren Bild oder Bild führt. Der Fotodruck ist seit dem späten 20. Jahrhundert für Verbraucherfotos automatisiert, aber die meisten Verarbeitungen basieren auf dem chemischen Silberprozess. Die Ostwald-Reifung kann die Bildqualität beeinträchtigen, indem sie die Größe der Silberkristalle ändert, nachdem sie auf Fotopapier aufgebracht wurden. In der Druckentwicklung sind Schritte enthalten, um diese Effekte zu stoppen, was zu einer sehr kleinen Kristallgröße und einer besseren Druckqualität führt.