Aşırı doymuş bir katı çözeltinin sıcaklığı düşürülerek yeni bir fazın çökelmesi sağlandığında, oluşan bu yeni fazın tek bir büyük parçacık olarak değil, anafaz içine dağılmış çok sayıda ufak çökeltiyle kendini göstermeye başladığına tanık oluyoruz. Dönüşümün birçok farklı noktada başlaması, farklı konumlarda çekirdeklenen bu ufak çökeltilerin, aşırı doymuş katı çözeltinin konsantrasyonunda hızlı bir azalma sağlayabiliyor olmasından kaynaklanıyor. Aşırı doymuş çözeltiden ayrılmak isteyen çözünmüş atomların tek bir büyük parçacığa doğru yayılmaları uzun zaman gerektireceği için, dönüşümün birçok farklı konumda ufak çökeltilerin çekirdeklenmesiyle gerçekleşmesi süreci kolaylaştırıyor; yani, daha bilimsel bir dil kullanmak istersek, kinetik avataj sağlıyor.
Tek bir büyük çökelti yerine birçok küçük çökeltinin oluşması kinetik açıdan avantajlı olmasına rağmen, sürece enerji perspektifinden baktığımızda, daha avantajlı durumun birçok küçük çökelti yerine tek bir büyük parçacık oluşması olduğunu görüyoruz. Çünkü çökeltinin boyutları küçüldükçe, hacmine kıyasla daha çok yüzey alanına sahip olması gerekiyor. Yüzey alanı / hacim oranın yüksek olması da, çökeltinin yüzeyinde iç kısımlarına kıyasla yüksek sayıda atom bulunduğu anlamına geliyor. Bu da, özellikle anafaz ve çökelti arasındaki arayüzeyin bağdaşmaz niteliğe sahip olduğu durumlarda, çökeltinin daha büyük bir kısmının bu bağdaşmazlıktan etkilenmesine, diğer bir deyişle, çökeltinin daha kararsız bir durumda olmasına yol açıyor. Büyük çökeltiler ise, arayüzeydeki bu bağdaşmazlıktan daha az oranda etkilendikleri için, termodinamik açıdan daha kararlı bir durumda bulunuyorlar.
Dolayısıyla, çökelmenin başlangıcında çok sayıda ufak çökelti oluşması dönüşümün kolay başlamasını sağlamasına rağmen (kinetik avantaj), uzun vadede sistem birçok ufak çökelti yerine daha az sayıda büyük çökeltiye sahip olmayı tercih ediyor (termodinamik avantaj). Bu nedenle çökeltilerin büyümesi bu şekilde ilerliyor: küçük çökeltiler anafaz içinde tekrar çözünürken, büyük çökeltiler, çözünen çökeltilerden gelen atomların katılımıyla büyümeye devam ediyorlar. Yani, kaba bir tasvirle, küçük çökeltilerin büyük çökeltilerin büyüyebilmeleri için “yakıt” görevini gördüklerini söyleyebiliriz.
Bu tariften de anlaşılabileceği gibi, bu işleyişle büyüyen çökeltilerin, yeterince uzun bir zaman sonunda tek bir büyük küreye dönüşmelerini bekliyoruz. Fakat, malzemenin farklı kısımlarında büyüyen çökeltilerin arasındaki mesafelerin atomların yayılımı için çok uzak olabilmesi nedeniyle, bu durumla sıklıkla karşılaşmıyoruz.
Büyük parçacıkların küçükleri tüketerek büyüdüğü bu işleyişe, işleyişi ilk olarak tarif eden Alman kimyager Wilhelm Ostwald’a ithafen Ostwald olgunlaşması (İngilizce: Ostwald ripening) adını veriyoruz. Bu olgunlaşma işleyişini sadece çökeltilerin büyümesinde değil, katılaşma sırasında dendrit ikincil kollarının büyümesi gibi malzeme bilimi alanına giren çok sayıda örnek yanında, kimya ve jeoloji alanlarına giren diğer birçok süreçte de gözlemliyoruz.
Devamı:
- Sonraki sayfa: Ötektoid dönüşüm
- Önceki sayfa: Çökelme
- Ana konu başlığı: Malzeme Biliminin Fiziksel Temelleri