Nukleaatio

Tähän artikkeliin tai osioon ei ole merkitty lähteitä, joten tiedot kannattaa tarkistaa muista tietolähteistä. Voit auttaa Wikipediaa lisäämällä artikkeliin tarkistettavissa olevia lähteitä ja merkitsemällä ne ohjeen mukaan.

Nukleaatio tai ydintyminen on aineen olomuodon muutoksen ensimmäinen askel. Nukleaatiossa esimerkiksi kaasuun muodostuu pieniä nestepisaroita tai veteen kaasukuplia sen alkaessa kiehua.

Aerosolifysiikassa nukleaatiolla tarkoitetaan ilmiötä, jossa kaasuun muodostuu nestemäisiä tai kiinteitä hiukkasia, aerosolihiukkasia. Esimerkiksi vesihöyryssä kaasumolekyylit törmäilevät satunnaisesti toisiinsa Brownin liikkeen vuoksi. Molekyylien väliset vuorovaikutukset kuten van der Waalsin voimat, vetysidokset tai ionisidokset sitovat törmänneitä molekyylejä toisiinsa. Kun olosuhteet ovat suotuisat eli kyllästyssuhde ylittää yhden, aineelle on energeettisesti suotuisampaa olla nestemäisessä olomuodossa kuin kaasuna. Silloin satunnaisista törmäilyistä muodostuneet molekyylirypäät eli molekyyliklusterit kasvavat ja muuttuvat pysyviksi.

Kun kyllästyssuhde on yksi, kaasumolekyylit esiintyvät yksinään tai korkeintaan kahden tai kolmen molekyylin rypäissä. Kun kyllästyssuhde kasvaa, syntyy isompia rypäitä. Pisaran syntyä voidaan tarkastella Gibbsin vapaaenergian avulla.

Pieni pisara tarvitsee energiaa kasvaakseen. Kun pisaran koko ylittää ns. kriittisen säteen, se alkaa kasvaa itsestään, sillä ylikyllästynyt kaasu tiivistyy pisaran pinnalle. Kriittistä sädettä pienemmät ytimet eivät ole stabiileja.