Nucleacion

Nucleación
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Contenido
Definición
Mecánica de la nucleación
Ejemplos de nucleación
Definición.
Definición: Se llama nucleación a la aparición de una nueva fase estable.

cada fase posee una energía libre de Gibbs de modo que las curvas de la energía libre se cortan en un punto a una determinada temperatura, dicha temperatura sería la temperatura de la transición. Para laformación de la nueva fase ambas energías libres deben de ser iguales, de modo que a temperaturas menores a la temperatura de transición únicamente existiría fase inicial mientras que a temperaturas mayores existiría la fase final. Es inmediatamente después de la temperatura de transición cuando aparecen las primeras regiones (núcleos) de la nueva fase, no obstante, estas regiones pueden ser estables ono debido a fluctuaciones térmicas, si la región de material es estable, entonces se habría formado un núcleo de la nueva fase y habría sucedido la nucleación de lo contrario, si la región no es estable no sucederá la nucleación y se volvería a la fase inicial.

En los procesos de cristalización, es la formación de nuevos núcleos cristalinos a partir de disoluciones sobresaturadas o en fundidossobreenfriados. El proceso de nucleación presenta dos contribuciones que determinan la estabilidad de los núcleos formados: la energía libre de solidificación (contribución termodinámicamente favorable), y la energía libre de formación de las nuevas superficies del núcleo (contribución desfavorable).

Tipos de Nucleación:
La nucleación puede ser de dos tipos: Homogénea o heterogénea. Lascuales dependen del tipo de material así como de la transformación realizada.

Definción: Se define la nucleación homogénea como aquel tipo de nucleación que ocurre cuando los átomos o moléculas de la fase inicial son iguales tanto química como energética y estructuralmente.

Definción: Se define la nucleación heterogénea como aquel tipo de nucleación que ocurre cuando los átomos o moléculas de lafase inicial no son iguales tanto química como energética y estructuralmente.

A raiz de las deniciones anteriores el tipo de nucleación más común sería la heterogénea pues la mayor parte de los materiales poseen algún tipo de defecto que hace que el material carezca de las mismas propiedades en cada uno de sus puntos; por tanto la existencia de inhomogeneidades e imperfeccciones hacen que lanucleación más frecuente sea la heterogénea, ya que estos lugares la energía requerida para la nucleación es menor y por tanto son sitios preferentes para darse nucleación.

Además la existencia de estas imperfecciones (como pueden ser fronteras de grano, dislocaciones…) hace que la nucleación no sea un proceso aleatorio ya que se nuclea en lugares concretos, mientras que en la ucleación homogéneaal ser todo la fase inicial igual este proceso de nucleación era aleatorio. Tras la nucleación aparece el proceso de crecimiento.

Mecánica de la nucleación
La nucleación ocurre normalmente con más dificultad en el interior de una sustancia uniforme, por un proceso llamado nucleación homogénea. Los líquidos que se enfrían por debajo de la temperatura máxima de nucleación heterogénea(temperatura de fusión), pero que están por encima de la temperatura de nucleación homogénea (la temperatura de congelación de la sustancia pura) se dice que están superenfriados. Esto es útil para hacer sólidos amorfos y otras estructuras metaestables, pero puede retrasar el progreso de los procesos químicos industriales o producir efectos indeseados en el contexto de la fundición. La creación de un núcleoimplica la formación de una interfaz en los límites del nuevo estado. Se gasta cierta energía para formar esta interfaz, basada en la energía de superficie de cada estado. Si un hipotético núcleo es demasiado pequeño, la energía que se liberaría al formarse su volumen no sería suficiente para crear su superficie, y no se produciría nucleación. El tamaño crítico del núcleo se puede expresar...