Ostwaldovo zrenje je opažena pojava u čvrstom ili tečnom rastvoru koja opisuje promjenu u nehomogenim strukturama tokom vremena, i.e., mali kristali ili sol čestice se  rastvaraju, a stvaraju se veći kristali ili sol čestica. 
Raspuštanje malih kristala ili sol čestica i gomilanje njihovih ostataka na površinama većih kristala ili sol čestica je prvi opisao Wilhelm Ostwald u 1896.  Ostwaldovo zrenja se obično nalazi u emulziji voda-u-ulju, dok flokulacija se nalazi u emulziji ulje-u-vodi.

Mehanizam
Ovaj termodinamički-vođen spontani proces nastaje zbog toga što su veće čestice u energetskoj prednost od manjih čestica. To proizlazi iz činjenice da su molekule na površini čestice energetski manje stabilne od onih u unutrašnjosti.

Kubnih kristalnu strukturu (natrijev klorid)
Razmotrimo kubni kristal atoma: svi atomi unutra su spojeni sa 6 susjeda i prilično su stabilni, ali atomi na površini su vezani samo za 5 susjeda ili manje, što čini ove površinske atome ili atomske veze manje stabilnim. Velike čestice su energetski povoljnije manjih čestica jer im je više atoma vezano za 6 susjeda i manje atoma su na nepovoljnoj poziciji na površini. Kad sistem pokušava smanjiti svoju ukupnu energiju molekule na površini malih čestica (energetski nepovoljne, sa samo 3 ili 4 ili 5 vezanih susjeda) će težiti da se odvoje od čestica, prema Kelvin jednadžbi, i difuzno se rastvoriti. Kada se sve male čestice raspadnu, to povećava koncentraciju slobodnih molekula u otopini. Kada su slobodne molekule u otopini prezasićene, slobodne molekule imaju tendenciju da se kondenziraju na površini većih čestica. Dakle, sve manje čestice se smanjuju, dok veće čestice rastu, a ukupna prosječna veličina će se povećati. Kako vrijeme teži u beskonačnost, sve čestice postaju jedna velika sferna čestica kako bi se smanjila ukupna površina.

Istorija napretka istraživanja u kvantitativnom modeliranju Ostwald zrenja je duga, sa mnogim derivacijama.  1958. godine, Lifshitz i Slyozov  obavljaju matematičku istragu Ostwald zrenja u slučaju kada je difuzija materijala najsporiji proces. Počeli su navodeći kako jedna čestica raste u otopini. Ova jednadžba opisuje gdje je granica između malih, skupljenih čestica i velikih, rastućih čestica. Oni su na kraju zaključili da  prosječna radijus čestica ⟨R⟩, raste kako slijedi:

\langle R \rangle ^3 - \langle R \rangle _0 ^3 = \frac {8 \gamma c_{\infty}v^2D} {9R_g T} t

gdje je:

 \langle R \rangle = srednji radijus svih čestica
\gamma = površinska energija
 c_{\infty} = konstanta veza za vrstu materijala
v = molarni volumen materijala od kojeg je čestica
D = koeficijent difuzije materijala od kojeg je čestica
R_{g} = konstanta idealnog gasa
T = absolutna temperatura
t = vrijeme.

Konkretni primjeri

Svakodnevni primjer Ostwald zrenja je ponovna kristalizacije vode u sladoled koji daje starom sladoledu neumoljivu, hrskavu teksturu. Veći kristali leda rastu na račun manjih u sladoledu, stvarajući grublje teksture.

U hemiji, ovaj termin se odnosi na rast većih kristala od onih manjih dimenzija koje imaju veću topljivost od većih. U tom procesu, mnogo se malih kristala koji su u početku formirani, rastavara, osim nekoliko koji postaju veći, na štetu malih kristala. Mali kristali djeluju kao gorivo za rast većih kristala. Ograničavanje Ostwald zrenja je ključno u modernoj tehnologiji za rješavanje sinteze kvantnih tačaka. Ostwald zrenje je ključni proces u varenju taloga, što je važan korak u gravimetrijskoj analizi. Pocijepani talog je općenito čistiji i lakši za pranje i filtriranje.

Advertisements