Mitä Ostwald kypsyy?

Ostwald-kypsytys on kiteissä ja joissakin nestemäisissä seoksissa esiintyvä vaikutus; tämä tapahtuu, kun muodostuu suurempia kiteitä tai nestepisaroita, kun taas pienemmät katoavat. Vaikutus johtuu eroista suurempien ja pienempien kiteiden tai pisaroiden molekyylienergiassa. Suuremmilla rakenteilla on pienempi energia, koska pisaran tai kiteen keskustassa on vakaa molekyylijärjestely, joka ei todennäköisesti hajoa, kun taas vain ulkopinta on käytettävissä suuremman kiteen tai pisaran muodostamiseksi. Pienemmät koot ovat vähemmän stabiileja, koska ulkopinta, vaikka se on pieni, todennäköisesti yhdistyy tai sulautuu muihin molekyyleihin.

Ostwaldin kypsymisen yhteydessä tapahtuvat muutokset määritteli ensimmäisen kerran W. Ostwald 19-luvun lopulla. Alkuperäisessä tutkimuksessa havaittiin, että jotkin materiaalit muodostivat kiteitä, jotka muuttuivat karkeammaksi tai karkeammiksi ajan myötä. Ostwald kehitti teorian kidekoon muuttamisesta ajan myötä, mikä vahvistettiin myöhemmin laboratoriokokeilla. Kypsymistä nähdään harvoin silmällä, mutta se voidaan määrittää laboratoriolaitteistolla, jolla voidaan mitata kiteiden tai pisaroiden kokoa.

Esimerkkejä Ostwald-kypsytyksestä voi esiintyä tavallisissa kulutustuotteissa. Jäätelö on yksi esimerkki; Ostwald-kypsyminen tapahtuu, kun jäätelöön muodostuu jääkiteitä sen jälkeen, kun sitä on säilytetty pakastimessa. Tämä saa jäätelön tuntumaan karkealta, joka tunnetaan elintarviketeollisuudessa huonona suutuntumana. Kiteet muodostuvat, koska hienoksi sekoitettujen vesimolekyylien molekyylienergia on epävakaa ja ne haluavat liittyä muihin vesimolekyyleihin. Ajan myötä muodostuu yhä enemmän jääkiteitä, jotka tekevät tuotteesta vähemmän halutun syötävän.

Jotkut emulsiot, jotka ovat kahden tai useamman nesteen yhdistelmiä, jotka eivät kemiallisesti reagoi tai sekoitu, voivat muuttaa ominaisuuksia ajan myötä Ostwaldin kypsymisen vuoksi. Esimerkkejä emulsioista ovat majoneesi, ihovoiteet ja monet nestemäiset kosmetiikkatuotteet. Suuremmassa mittakaavassa tämä vaikutus voidaan nähdä, jos öljyä kaadetaan vesipannuun. Aluksi öljypisarat voivat olla melko pieniä, mutta ajan myötä muodostuu suurempia pisaroita, kun taas pienemmät katoavat.

Pinta-aktiivisia aineita voidaan käyttää kaikissa prosesseissa, joissa Ostwaldin kypsymistä on vältettävä tai vähennettävä. Nämä kemikaalit eivät reagoi minkään seoksen ainesosan kanssa, vaan muodostavat molekyylejä, jotka ympäröivät yhtä seoksen komponenteista. Tämä pinta-aktiivinen pinnoite häiritsee tai pysäyttää prosessin, jossa pienet pisarat tai kiteet sulautuvat suuremmiksi, ja tuloksena on jäätelö, joka pysyy kermaisena, tai kosmetiikka, joka ei kehitä rakeista rakennetta.

Valokuvakäsittelyssä kemiallisten reaktioiden avulla muodostetaan hopeamolekyylejä, jotka reagoivat valoon, jolloin tuloksena on näkyvä kuva tai kuva. Valokuvatulostus on automatisoitu 20-luvun lopulta lähtien kuluttajavalokuville, mutta suurin osa käsittelystä perustuu hopeakemialliseen prosessiin. Ostwald-kypsytys voi vaikuttaa kuvanlaatuun muuttamalla hopeakiteiden kokoa sen jälkeen, kun ne on levitetty valokuvapaperille. Tulostuksen kehittämiseen sisältyy vaiheita näiden vaikutusten pysäyttämiseksi, mikä johtaa erittäin pieneen kidekoon ja parempaan tulostuslaatuun.