Nucleação

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Imagem de um doce de rocha verde, que mostra a estrutura de cristal ampliada de açúcar. Quando o açúcar é super saturado em água, a nucleação ocorrerá, permitindo que moléculas de açúcar fiquem juntas e formem grandes estruturas cristalinas.

Nucleação é o primeiro passo na formação de qualquer nova fase termodinâmica ou uma nova estrutura através de auto-montagem ou de auto-organização.

A Nucleação é normalmente definida como sendo o processo que determina quanto tempo um observador tem que esperar antes de uma nova fase ou estrutura auto-organizada apareça. Nota-se que a nucleação é, frequentemente, muito sensível às impurezas no sistema. Devido a isso, muitas vezes é importante fazer a distinção entre a nucleação heterogênea e a nucleação homogênea. Nucleação heterogênea ocorre em locais de nucleação sobre as superfícies do sistema.[1][2][3] Nucleação homogênea ocorre longe de uma superfície.

Características[editar | editar código-fonte]

A nucleação é geralmente um processo estocástico (aleatório), portanto, mesmo em dois sistemas idênticos, a nucleação ocorrerá em momentos diferentes.[4][5][6] Esse comportamento é semelhante ao decaimento radioativo.

Uma equipe de pesquisa usou um microscópio eletrônico de última geração, que criou imagem de uma amostra usando elétrons. A amostra é girada, e da mesma maneira que uma tomografia computadorizada gera uma radiografia tridimensional do corpo humano, a tomografia eletrônica atômica cria imagens 3D de átomos dentro de um material. Pela primeira vez, em 2019, os cientistas capturaram movimento atômico em 4D[7]

Exemplos[editar | editar código-fonte]

  • Nuvens se formam quando o ar úmido se resfria (muitas vezes porque o ar está subindo) e muitas pequenas gotas de água nucleam a partir do ar super saturado.[1] A quantidade de vapor de água que o ar pode transportar diminui com temperaturas mais baixas. O excesso de vapor começa a nuclear e forma pequenas gotículas de água que formam uma nuvem. Nucleação das gotículas de água líquida é heterogênea, ocorrendo em partículas conhecidas como núcleos de condensação de nuvens. A semeadura de nuvens é o processo de adição de núcleos de condensação artificiais para acelerar a formação de nuvens.
  • A nucleação é o primeiro passo na cristalização, de modo que determina se um cristal pode se formar. Frequentemente cristais não formam-se mesmo quando eles são o estado termodinamicamente favorecido. Por exemplo, pequenas gotas de água muito pura pode permanecer líquidas quando abaixo de -30 °C, embora gelo seja o estado estável abaixo de 0 °C.[1]
  • Bolhas de dióxido de carbono nucleam logo após a pressão ser liberada a partir de um recipiente de líquido carbonatado. Nucleação muitas vezes ocorre mais facilmente em uma interface pré-existente (nucleação heterogênea), como acontece em lascas de ebulição (boiling chips) e cordão usado para fazer doces de rocha (rock candy).
A nucleação de bolhas de dióxido de carbono em volta de um dedo.

Referências

  1. a b c Pruppacher, Hans R.; Klett, James D. (1997). Microphysics of Clouds and Precipitation (em inglês). Dordrecht, Países Baixos: Kluwer Academic Publishers. 954 páginas. ISBN 0-7923-4211-9 
  2. Pruppacher, Hans R.; Klett, James D. (2012). Microphysics of Clouds and Precipitation: Reprinted 1978 (em inglês). Dordrecht, Países Baixos / Boston, EUA / Londres, Inglaterra: D. Reidel Publishing Company,1978; Springer Science & Business Media, 2012. ISBN 9789400999053. doi:10.1007/978-94-009-9905-3 
  3. Wendisch, Manfred (1999). «H. R. Pruppacher and J. D. Klett, Microphysics of Clouds and Precipitation». Journal of Atmospheric Chemistry. 32 (3): 420-422. doi:10.1023/A:1006136611623 
  4. H. R. Pruppacher and J. D. Klett, Microphysics of Clouds and Precipitation, Kluwer (1997).
  5. Sear, R.P. (2007). «Nucleation: theory and applications to protein solutions and colloidal suspensions» (PDF). Journal of Physics: Condensed Matter. 19 (3): 033101. Bibcode:2007JPCM...19c3101S. CiteSeerX 10.1.1.605.2550Acessível livremente. doi:10.1088/0953-8984/19/3/033101  Parâmetro desconhecido |citeseerx= ignorado (ajuda)
  6. Sear, Richard P. (2014). «Quantitative Studies of Crystal Nucleation at Constant Supersaturation: Experimental Data and Models». CrystEngComm. 16 (29): 6506–6522. doi:10.1039/C4CE00344F 
  7. [https://www.techexplorist.com/first-time-scientists-captured-atomic-motion-4d/24412/ For the first time, scientists captured atomic motion in 4D Results of UCLA-led study contradict a long-held classical theory. por Ashwini Sakharkar (2019)