Nucleação homogênea e heterogênea

Universidade Federal da Paraíba
Centro de Tecnologia
Curso de Graduação em Eng. de Produção Mecânica
Processos Metalúrgicos de Fabricação
Alunos: Filipe Augusto e Hanelle Galvão

Nucleação Homogênea e Heterogênea

João Pessoa, 20/03/2012

Nucleação Homogênea e Heterogênea

1. Introdução

Como aparece uma nova fase e desaparece a antiga?
Em vários casos, uma nova fase não se forma instantaneamente, com seu tamanho definitivo, dentro de uma solução supersaturada. De fato, as transformações de fase desse tipo começam com o aparecimento de partículas (que são agregados de átomos) muito pequenas da nova fase que crescem até que a transformação se complete. O crescimento da nova partícula ocorre por transferência de material para o núcleo que cresce, até que a transformação global se complete.
De acordo com a termodinâmica, quando surge uma pequena região de uma nova e estável fase, no meio do antigo e instável material, deve ser esperado um decréscimo da energia livre por unidade de volume, , que contribui para a estabilidade da região. A região está limitada por uma superfície e tal superfície tem associada a ela, pelo menos, uma energia livre positiva, , por unidade de área.
Embora a substituição da antiga fase pela nova seja acompanhada por um decréscimo de energia livre do sistema, a existência de uma superfície entre as duas fases produz um aumento da energia livre. As novas partículas podem crescer ou dissolver-se e há, de fato, um tamanho crítico que distingue as partículas que se dissolvem, chamadas embriões, das que crescem, chamadas núcleos. A energia livre de uma partícula é máxima no raio crítico e este valor de energia livre constitui a barreira de energia na cinética da nucleação.
As duas etapas principais de uma transformação de fase, nucleação e crescimento, podem ser subdivididas em várias subetapas e deve-se esperar que cada etapa possua uma energia de ativação. Usualmente, uma das etapas ocorre mais lentamente que as outras,