В материаловедении правило Оствальда или правило ступеней Оствальда , придуманное Вильгельмом Оствальдом , [1] описывает образование полиморфов . Правило гласит, что обычно менее стабильный полиморф кристаллизуется первым. [2] Правило Оствальда не является универсальным законом, а общей тенденцией, наблюдаемой в природе. [3]
Это можно объяснить на основе необратимой термодинамики, структурных взаимосвязей или комбинированного рассмотрения статистической термодинамики и структурных изменений с температурой. Нестабильные полиморфы больше напоминают состояние в растворе и, таким образом, кинетически выгодны .
Например, из горячей воды сначала появляются метастабильные волокнистые кристаллы бензамида , которые затем спонтанно преобразуются в более стабильный ромбический полиморф. Ярким примером является фосфор , который при сублимации сначала образует менее стабильный белый фосфор, который лишь медленно полимеризуется в красный аллотроп . Это особенно заметно в случае анатазного полиморфа диоксида титана , который, имея более низкую поверхностную энергию , обычно является первой фазой, образующейся при кристаллизации из аморфных прекурсоров или растворов, несмотря на то, что он метастабилен, при этом рутил является равновесной фазой при всех температурах и давлениях. [4]