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2025-09-13T19:37:27Z

Parameter fix

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[[Datei:Ostwaldpic.png|mini|Ostwald-Reifung]]
Die '''Ostwald-Reifung''' ist ein von selbst ablaufender [[Kolloidchemie|kolloidchemischer]] Prozess [[Dispersion (Chemie)|disperser]] Materie, der um 1900 vom Universalgelehrten und späteren Nobelpreisträger für Chemie, [[Wilhelm Ostwald]], entdeckt und nach ihm benannt wurde.<ref>Wilhelm Ostwald: ''Über die vermeintliche Isomerie des roten und gelben Quecksilberoxyds und die Oberflächenspannung fester Körper.'' In: ''[[Zeitschrift für Physikalische Chemie]].'' Bd. 34, 1900, S. 495–503.</ref><ref>Ostwald, W. (1896). ''Lehrbuch der Allgemeinen Chemie'', vol. 2, part 1. Leipzig, Germany.</ref><ref>{{cite journal|author=Ostwald, W. |year=1897|url=https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wilhelm_Ostwald_-_Studien_%C3%BCber_die_Bildung_und_Umwandlung_fester_K%C3%B6rper.pdf|title=Studien über die Bildung und Umwandlung fester Körper|journal=Zeitschrift für Physikalische Chemie|volume=22|pages=289–330}}</ref>

Die Reifung geschieht in inhomogenen Feststoffen oder flüssigen Lösungen. Kleine Partikel weisen entsprechend der [[Gibbs-Thomson-Effekt|Gibbs-Thomson-Gleichung]] eine erhöhte Löslichkeit gegenüber größeren Partikeln auf. Daraus resultiert ein Konzentrationsgradient zu größeren Partikeln, mit der Folge, dass sich kleinere Partikel auflösen und größere wachsen.<ref>{{Internetquelle |autor=Dipl.-Ing. (FH) Thomas Günther |url=https://d-nb.info/993183344/34 |titel=Zum Fällungsprozess und Wachstum kugelförmiger SiO2-Partikel |hrsg=Deutsche Nationalbibliothek |datum=2008 |abruf=2023-12-23}}</ref>

[[Datei:TEM of Ostwald ripening in Pd nanoparticles.jpg|mini|Ostwald-Reifung bei in [[Formaldehyd]] gelösten [[Palladium]] [[Nanopartikel]]n nach 6 (a), 24 (b), 48 (c) und 72 Stunden (d). Die kleinen Pd Partikel lösen sich auf und die Großen wachsen.<ref>{{cite journal|doi=10.1039/C5SC01787D|pmid=29449925|pmc=5669216|title=Redox reaction induced Ostwald ripening for size- and shape-focusing of palladium nanocrystals|journal=Chem. Sci.|volume=6|issue=9|pages=5197–5203|year=2015|last1=Zhang|first1=Zhaorui|last2=Wang|first2=Zhenni|last3=He|first3=Shengnan|last4=Wang|first4=Chaoqi|last5=Jin|first5=Mingshang|last6=Yin|first6=Yadong |language=en}}</ref>]]
[[Datei:A-general-patterning-approach-by-manipulating-the-evolution-of-two-dimensional-liquid-foams-ncomms14110-s2.ogv|mini|Das Wachstum von Blasen in einem flüssigen Schaum durch Ostwald-Reifung. Zunächst innerhalb eines gleichmäßigen Rasters von Silikon-Nadeln, dann ohne Silikon-Nadeln; jeweils in 16-fachem Zeitraffer.<ref>{{cite journal|doi=10.1038/ncomms14110|pmid=28134337|pmc=5290267|title=A general patterning approach by manipulating the evolution of two-dimensional liquid foams|journal=Nature Communications|volume=8|pages=14110|year=2017|last1=Huang|first1=Zhandong|last2=Su|first2=Meng|last3=Yang|first3=Qiang|last4=Li|first4=Zheng|last5=Chen|first5=Shuoran|last6=Li|first6=Yifan|last7=Zhou|first7=Xue|last8=Li|first8=Fengyu|last9=Song|first9=Yanlin|bibcode=2017NatCo...814110H |language=en}}</ref>]]

In kolloiden Systemen tritt die Ostwald-Reifung auch in Wasser-in-Öl-[[Emulsion]]en auf, während es in Öl-in-Wasser-Emulsionen zur [[Flockung]] kommt.<ref name="Hubbard 2004 4230">{{cite book
| last = Hubbard
| first = Arthur T.
| title = Encyclopedia of Surface and Colloid Science
| publisher = CRC Press
| year = 2004
| url = https://books.google.com/books?id=vnb2X7Q8_cYC&q=ostwald+ripening+emulsion+polymerization&pg=PA4230
| access-date = 2007-11-13
| isbn = 978-0-8247-0759-0
| page = 4230 |language=en }}</ref>

Die Ostwald-Reifung beruht auf der [[Kelvin-Gleichung|Krümmungsabhängigkeit]] des [[Dampfdruck]]s bzw. der [[Löslichkeit]] eines feinen [[Puder|Pulvers]], im Wortlaut Ostwalds: „da nach bekannten Prinzipien ein feines Pulver löslicher sein muss als ein grobes, ebenso wie kleine Tröpfchen einen größeren Dampfdruck haben als große“ ([[Gibbs-Thomson-Effekt]]). Der Dampfdruck- bzw. Konzentrationsunterschied in einem geschlossenen System wird ausgeglichen, indem ein Materiestrom von den kleinen zu den großen [[Kolloid]]en fließt. Folglich schrumpfen die kleinen, die großen aber wachsen weiter. Sobald der Radius eines kleinen Kolloids einen kritischen Wert unterschreitet, wird es energetisch instabil, löst sich vollständig auf (Kelvin-Instabilität) und gliedert sich gegebenenfalls größeren Partikeln an. Folglich verringert sich die Zahl der Kolloide mit fortschreitender [[Agglomerat (Technik)|Agglomeration]] (''zusammenballen'') und es kommt zu einer [[Phase (Materie)|Phasen]]<nowiki/>trennung. Während der Ostwald-Reifung wird die freie [[Oberflächenenergie]] des Systems minimiert. Dies ist von Bedeutung für die praktische Anwendung in der Produktion von [[Emulsion]]en oder [[Salbe]]n, da bei diesen Anwendungen eine Agglomeration unerwünscht ist. Die Änderung der [[Freie Energie|freien Energie]] und die dabei zu überwindende Aktivierungsenergie spielt außerdem bei der Bewertung der Stabilität von [[Schaum|Schäumen]] oder bei der [[Cloudpoint|Wolkenpunkt-Extraktion]] eine Rolle.<ref>{{Internetquelle |url=https://refubium.fu-berlin.de/bitstream/handle/fub188/6105/2_2TheoretischerHintergrund.pdf?sequence=3&isAllowed=y |titel=Nanopartikel als kolloidale Arzneistoffträger |werk=Seite 32 |hrsg=Fu-Berlin |abruf=2025-03-10}}</ref>''Siehe auch: [[Kolloidchemie]]''

Die Ostwald-Reifung ist [[Nephelometrie|nephelometrisch]] über den [[Tyndall-Effekt]] messbar.

Ein gleichartiger Effekt tritt in der [[Metallkunde]] bei der [[Ausscheidungshärtung|Alterung]] und beim [[Kornwachstum]] in [[polykristall]]inen [[Festkörper]]n, insbesondere [[Legierung]]en auf, besonders während der [[Kornvergröberung]], nachdem das Kornwachstum abgeschlossen ist. Während der Alterung einer metallischen Legierung bilden sich Ausscheidungsteilchen einer zweiten [[Phase (Materie)|Phase]] durch [[Keimbildung]] in der Matrixphase, die dann [[Wachstum (Mathematik)|wachsen]] und auch vergröbern durch Ostwald-Reifung (auch Umlösung genannt), die quantitativ durch [[Carl Wagner (Chemiker)|Carl Wagners]] Theorie der Ostwald-Reifung beschrieben wird.<ref>C. Wagner: ''Theorie der Alterung von Niederschlägen durch Umlösen (Ostwald-Reifung).'' Zeitschrift für Elektrochemie Bd. 65, Nr. 7/8 (1961), S. 581–591.</ref>

Carl Wagner hatte seine Theorie der Ostwald-Reifung unabhängig von der von [[Ilja Michailowitsch Lifschiz|Lifshitz]] und [[Witali Walentinowitsch Sljosow|Slyozov]]<ref>М.Лифшиц, В.Слёзов // ЖЭТФ 35, 479 (1958); {{cite journal |author=I.M. Lifshitz, V.V. Slyozov |title=The Kinetics of Precipitation from Supersaturated Solid Solutions |journal=[[Journal of Physics and Chemistry of Solids]] |volume=19 |issue=1–2 |pages=35–50 |year=1961|bibcode = 1961JPCS...19...35L |doi = 10.1016/0022-3697(61)90054-3 |language=en }}</ref> entwickelt, so dass die Theorie der Ostwald-Reifung auch kurz '''LSW-Theorie''' genannt wird. Die Theorie sagt die Kinetik der Ostwald-Reifung voraus, indem der mittlere Teilchendurchmesser proportional zur dritten Wurzel der Zeit wächst, und die Teilchengrößenverteilung, die bezogen auf die mittlere Teilchengröße zeitlich konstant bleibt. Die Theorie gilt nur für Legierungen entsprechend einer verdünnten festen [[Lösung (Chemie)|Lösung]] mit der [[Diffusion]] als langsamster und damit geschwindigkeitsbestimmender Prozess der Ostwald-Reifung, so dass die Vergröberungsgeschwindigkeit proportional zum [[Diffusionskoeffizient]]en der Matrix und zur [[Löslichkeit]] und zur [[Grenzflächenenergie]] der Ausscheidungsteilchen ist. Die Übereinstimmung von Theorie und Experiment wurde vielfach festgestellt, beispielsweise auch in [[Stahl|Stählen]], wobei bei der Ausscheidung mehrerer [[Carbide|Karbidphasen]] nebeneinander sich nicht nur die kleineren Teilchen zugunsten der größeren Teilchen, sondern auch die Teilchen der löslicheren Karbidphase zugunsten der der weniger löslichen Karbidphase auflösen.<ref>[[Wolfgang Pitsch]] und [[Gerhard Sauthoff]]: ''Kinetik und Morphologie verschiedener Gefügereaktionen''. In: ''Werkstoffkunde Stahl, Band 1'', Hrsg. Verein Deutscher Eisenhüttenleute, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York (ISBN 3-540-12619-8) und Verlag Stahleisen, Düsseldorf (ISBN 3-514-00251-7) 1984, S. 115–138.</ref> Auch konnten im Rahmen der LSW-Theorie die Effekte äußerer Kräfte auf den Verlauf der Ostwald-Reifung beschrieben werden, wie für die Orientierungsauslese ausgeschiedener [[Eisennitride|Fe16N2]]-Teilchen in einem [[Eisen|Fe]]-[[Stickstoff|N]]-[[Mischkristall]] durch ein äußeres [[Magnetfeld]]<ref>{{Literatur |Autor=Gerhard Sauthoff |Titel=Zur Orientierungsauslese von Fe16N2-Teilchen im Eisen-Stickstoff-Mischkristall durch ein äußeres magnetisches Feld |Sammelwerk=Zeitschrift für Metallkunde |Band=68 |Nummer=1 |Datum=1977 |Seiten=22–26}}</ref> und für die Orientierungsauslese ausgeschiedener [[Gold|Au]]-reicher Teilchen in einem Fe-[[Molybdän|Mo]]-Au-Mischkristall durch eine äußere [[mechanische Spannung]]<ref>{{Webarchiv |url=https://adw-goe.de/preise/kategorien/preise-fuer-biologie-fuer-chemie-und-fuer-physik/preistraeger-chemie/ |text=Gerhard Sauthoff (Träger des Akademie-Preises für Chemie 1977) |wayback=20170206175847 |archiv-bot=}} (abgerufen am 6. Februar 2017): Die Wirkung äußerer Kräfte auf Ausscheidungsvorgänge in Metallen. In: {{Literatur |Titel=Jahrbuch der [[Akademie der Wissenschaften zu Göttingen]] |Datum=1977}} Vorträge gehalten in der öffentlichen Sitzung am 25. November 1977.</ref> gezeigt wurde.

In analoger Weise beschrieb [[Mats Hillert]] die Kornvergröberung in [[polykristallin]]en Metallen und Legierungen.<ref>M. Hillert: ''On the Theory of Normal and Abnormal Grain Growth''. Acta Metallurgica, Bd. 13, Nr. 3 (1965), S. 227 ff.</ref>

== Weblinks ==
* [http://www.roentzsch.org/OR/index.html Ostwald-Reifung] – kinetische 3D-Gitter-[[Monte-Carlo-Simulation]]

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Physikalische Chemie]]
[[Kategorie:Werkstoffkunde]]
[[Kategorie:Pharmazeutische Technologie]]
[[Kategorie:Wilhelm Ostwald als Namensgeber]]
[[Kategorie:Wikipedia:Artikel mit Video]]

Ostwald-Reifung - Versionsgeschichte

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