Nucleación
La nucleación pot fer referència a diferents disciplines, i és un procés clau per a entendre el processament tèrmic dels polímeros, aleacions i algunes ceràmicas.
En química i biofísica, la nucleación pot fer referència a la formació de multímeros, que són intermediaris en els processos de polimerisació. Es creu que este tipo de procés és el millor model per a processos com la cristalisació i l'amiloidogénesis.
En biologia molecular, la nucleación s'utilisa per a finalisar la fase crítica en el montage d'una estructura polimèrica, com un microfilament. Un chicotet grup de monòmers s'agrega en l'ordenació correcta per a iniciar una ràpida polimerisació. Per eixemple, dos molèculas d'actina s'enllacen débilment, pero l'adició d'una tercera estabilisa el complex. Este trímer rep després molècules adicionals i forma un punt de nucleación. El punt de nucleación servix per a que es porte a terme la fase llenta, o fase lag, del procés de polimerisació.
Una mostra clara de nucleación és, per eixemple, que l'aigua pura es congela a 0 °C, pero pot "superenfriarse" fins als -42 °C[1] sense congelar-se, si no existixen nucleadores per a la formació del gèl. Per tant, els nucleadores són importants en meteorologia, perque a sovint hi ha pocs nucleadores presents en l'atmòsfera superior.
Un atre eixemple és que les bombetes de diòxit de carbono nuclean poc en acabant de que es llibere la pressió d'un recipient en líquit carbonatado. Normalment la nucleación es produïx en major facilitat en una interfase preexistente (nucleación heterogénea), com succeïx quan s'usen pedres d'ebullició o en els fils utilisats per a fer sucre candi.
Mecànica de la nucleación
[editar | editar còdic]La nucleación ocorre normalment en més dificultat en l'interior d'una substància uniforme, per un procés cridat nucleación homogénea. Els líquits que es gelen per baix de la temperatura màxima de nucleación heterogénea (temperatura de fusió), pero que estan per damunt de la temperatura de nucleación homogénea (la temperatura de congelació de la substància pura) es diu que estan superenfriados. Açò és útil per a fer sòlits amorfos i atres estructures metaestables, pero pot retardar el progrés dels processos químics industrials o produir efectes indeseados en el context de la fundició.
En el cas de la nucleación heterogénea, es llibera certa energia per la destrucció parcial de la interfase anterior. Per eixemple, si es forma una bombeta de diòxit de carbono entre l'aigua i la superfície interior d'una botella, l'energia inherent a la interfase bombeta-aigua es llibera a on intervinga una capa de gas, i esta energia es consumix formant interfases bombeta-aigua i bombeta-botella. El mateix efecte pot fer que es formen partícules de precipitació en els brodes granulosos d'un sòlit. Açò pot interferir en l'enduriment per precipitació, que necessita nucleación homogénea per a produir una distribució uniforme de partícules de precipitació.
Aproximació clàssica a la nucleación
[editar | editar còdic]La creació d'un núcleu implica la formació d'una interfase en els llímits del nou estat. Es gasta certa energia per a formar esta interfase, basada en l'energia de superfície de cada estat. Si un hipotètic núcleu és massa menut, l'energia que es lliberaria en formar-se el seu volum no seria suficient per a crear la seua superfície, i no es produiria nucleación. El tamany crític del núcleu es pot expressar per mig de la seua ràdio, i quan r=r* (o r crític) llavors es produïx nucleación. En anar-se fent més favorable el canvi d'estat, la formació d'un cert volum de núcleu llibera la suficient energia per a formar una superfície cada volta més gran, permetent que siguen viables núcleus progressivament més menuts. Finalment, l'activació tèrmica porporcionará la suficient energia per a formar un núcleu estable. Després, estos poden créixer fins que es restablix l'equilibri termodinàmic.
Este procés pot explicar-se pel model del cristal de Kossel. Si concebem l'unitat de creiximent com una partícula que pot enllaçar-se en fins a 6 partícules més, i considerant que cada una d'estes partícules té una dimensió d'1*1*1, la formació d'unitats de nucleación es pot tabular, quedant aixina:
| Costat | Superfície | Volum |
|---|---|---|
| 1 | 6*1² | 1³ |
| 2 | 6*2² | 2³ |
| 3 | 6*3² | 3³ |
| 4 | 6*4² | 4³ |
| 5 | 6*5² | 5³ |
| 6 | 6*6² | 6³ |
| 7 | 6*7² | 7³ |
| 8 | 6*8² | 8³ |
| 9 | 6*9² | 9³ |
| 10 | 6*10² | 10³ |
D'esta taula podem deduir que és a partir del núcleu de dimensions 6*6*6 quan alcancem el tamany crític de nucleación, ya que llavors és quan s'igualen les energies de formació de superfície i de volum. L'energia de la cohesió és proporcional al volum, i la provabilitat de disgregarlo, proporcional a la superfície.
Aproximació no clàssica a la nucleación
[editar | editar còdic]Existix també, per al cas de la formació de fases cristalines, una aproximació al fenomen de la nucleación que es coneix com no clàssica a causa de la seua novetat i de les proposicions que conté. A diferència del plantejament clàssic, en el que més partícules es van afegint a clústers ya formats, en este cas es propon que clústers preformados i l'estructura dels quals no és cristalina, sino amorfa, servixen de base per a la nucleación d'una fase cristalina. Diversos estudis[2][3][4] intenten caracterisar este fenomen com a refredat global i un oscurecimiento global causat per l'Activitat humana gela l'atmòsfera de la Terra per mig del gas natural que expulsen els vehículs a l'atmòsfera segons les energies renovables netes de l'ambient.
Referències
[editar | editar còdic]- Este artícul conté una traducció derivada de «Nucleación» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.