Дальнейшая судьба нуклеусов

Крохотные нуклеусы - крайне неустойчивое состояние вещества. Слишком уж высок их поверхностный избыток энергии. Поэтому сразу после нуклеации начинается укрупнение нуклеусов. Происходит это тремя способами:

Во-первых, два соседних нуклеуса могут попросту столкнуться и "слипнуться" друг с другом.

Во-вторых, имеет место натуральный каннибализм. Если два нуклеуса оказываются недалеко друг от друга, то в этой области системы энергия оказывается настолько высокой, что атомы приобретают большую подвижность. Чем меньше нуклеус, тем более высока его избыточная энергия и тем более подвижны составляющие его атомы и молекулы. Из-за этой высокой подвижности одна или несколько частичек меньшего нуклеуса могут оторваться от него и присоединиться к большему нуклеусу. В результате больший нуклеус окажется чуточку стабильнее (поскольку доля поверхностных атомов в нем станет немножко меньше), а меньший станет еще более неустойчивым (поскольку его поверхностная энергия возросла еще больше). Соответственно, от меньшего нуклеуса оторвутся новые частицы, что еще более усилит процесс. Выглядит это как пожирание меньшего нуклеуса его большим собратом.

Ну, и в-третьих, каждый нуклеус как маленький насос "высасывает" из старой фазы растворенные в ней молекулы своего вида. Ведь любой частице выгоднее всего находиться в окружении "своих" молекул,  а не в оболочке "чужих". Значит, для каждой молекулы того вещества, из которого идет образование новой фазы, энергетически выгоднее "перейти к своим".

Довольно скоро невидимые глазу нуклеусы дорастут сначала до размеров, которые мы воспримем как муть (помните, как мутнеет вода перед закипанием?), а потом появятся уже настоящие, заметные глазу пузыри или кристаллики осадка. Чем пузырек или кристаллик крупнее, тем он устойчивее, поскольку его избыточная поверхностная энергия становится меньше. Образуется настоящая новая макроскопическая фаза. Далее она может расти или уменьшаться, но этот процесс уже не имеет отношения к нуклеации.

Какие факторы влияют на скорость нуклеации и на размер формирующихся пузырьков? Во-первых, огромное значение имеет степень пересыщения (избыточной концентрации компонента в старой фазе) системы накануне нуклеации. Чем выше пересыщение, тем быстрее появятся нуклеусы, тем больше их образуется и тем быстрее они начнут укрупняться. Как ни странно, это значит, что в конце процесса новая фаза будет состоять из более мелких частиц. Просто когда в системе образуется сразу много нуклеусов, каждый из них быстро становится центром роста новой фазы. На всех не хватает "строительного материала", к тому же соседи начинают занимать место, оставляя друг другу все меньше и взаимно мешая росту. Для газа это, разумеется, несущественно - пузырьки газа любого размера достаточно подвижны и легко сольются друг с другом. А вот для твердой фазы это имеет большое значение - любой химик знает, что мелкокристаллический осадок получается при быстрой кристаллизации, а крупнокристаллический - при медленной.

Во-вторых, очень важна вязкость системы. В более вязкой системе движение нуклеусов друг к другу затруднено, значит они будут меньше слипаться или "съедать" друг друга, зато больше расти за счет старой фазы.