Der Hauptunterschied zwischen Nukleation und Partikelwachstum besteht darin, dass Nukleation die Bildung einer neuen Struktur ist, während Partikelwachstum der Prozess der Vergrößerung einer bereits bestehenden Struktur ist.
Partikelwachstum besteht aus drei Phasen: Keimbildung, Koaleszenzkoagulation und Agglomeration. Keimbildung ist der erste Schritt des Partikelwachstums. Wir bezeichnen das Partikelwachstum oft als „Kristallwachstum“. Daher ist Keimbildung der erste Schritt der Kristallbildung.
Was ist Keimbildung?
Keimbildung ist der anfängliche Prozess der Bildung eines Kristalls. Die Kristalle können sich aus Lösungen, Flüssigkeiten oder aus Dampf bilden. Hier wird eine kleine Anzahl von Ionen, Atomen und Molekülen in verschiedenen Mustern angeordnet und bildet eine Stelle, an der sich zusätzliche Ionen und Moleküle anlagern können, um den Kristall größer zu machen. Zum Beispiel tritt Keimbildung auf, wenn Zucker in Wasser übersättigt ist, wodurch Zuckermoleküle aneinander haften und große Kristallstrukturen bilden können.
Abbildung 1: Keimbildung
Es gibt zwei Arten von Keimbildungsprozessen: homogene Prozesse und heterogene Prozesse. Der heterogene Prozess ist häufiger als der homogene Prozess. Allerdings wird der homogene Prozess wahrscheinlicher, wenn es um Übersättigung oder Unterkühlung geht.
Was ist Partikelwachstum?
Partikelwachstum oder Kristallwachstum ist der Prozess der Vergrößerung einer bereits bestehenden Kristallstruktur. Es hat drei Stufen: Keimbildung, Koaleszenzkoagulation und Agglomeration. Hier initiiert die Keimbildung den Prozess, und dann binden sich zusätzliche Ionen und Moleküle an die neu gebildete Kristallstruktur, um sie zu vergrößern. Darüber hinaus findet Kristallwachstum in allen drei Dimensionen statt.
Abbildung 2: Kristallwachstum in drei Stufen
Darüber hinaus können sich Kristalldefekte bilden, wenn die Moleküle oder Ionen in andere Positionen als in die tatsächliche Position im sich wiederholenden Muster des wachsenden Kristalls fallen. Normalerweise fangen diese Moleküle oder Ionen an einer festen Position im Inneren des Kristalls ein; somit ist das Kristallwachstum irreversibel.
Was ist der Unterschied zwischen Keimbildung und Partikelwachstum?
Keimbildung ist der anfängliche Prozess der Bildung eines Kristalls, während Partikelwachstum oder Kristallwachstum der Prozess der Vergrößerung einer bereits bestehenden Kristallstruktur ist. Dies ist also der Hauptunterschied zwischen Keimbildung und Partikelwachstum. Während die Nukleation ein Initiierungsprozess ist, ist das Partikelwachstum die Fortpflanzung dieses initiierten Prozesses.
Beispiele für Keimbildung und Partikelwachstum sind die homogene Keimbildung von Diamant in der Gasphase bzw. die Bildung von Zuckerkristallen bei Übersättigung von Zucker in Wasser.
Die folgende Infografik fasst den Unterschied zwischen Keimbildung und Partikelwachstum zusammen.
Zusammenfassung – Keimbildung vs. Partikelwachstum
Kurz gesagt, die Keimbildung ist der erste Schritt des Partikelwachstums. Der Hauptunterschied zwischen Nukleation und Partikelwachstum besteht darin, dass Nukleation die Bildung einer neuen Struktur ist, während Partikelwachstum der Prozess ist, bei dem eine bereits vorhandene Struktur groß wird.
