THz-Spektroskopie erlaubt Ruckschlusse auf die Wasserdynamik und die Lage einer flussig-flussig-binodalen Grenze in wässrigen CaCO3-Lösungen

Viele Naturphänomene hängen mit der Nukleation von CaCO3 zusammen, wobei die Rolle des Wassers bis jetzt weitgehend unklar war. Änderungen in der Absorption im THz-Frequenzbereich während der fruhen Stadien der CaCO3-Nukleation belegen Veränderungen in den gekoppelten Bewegungen der hydratisierten Calcium- und Carbonat-Ionen. Der direkte Zusammenhang zwischen diesen Effekten und der kontinuierlichen Entwicklung des Ionenaktivitätsproduktes zeigt die Lage einer flussig-flussig-binodalen Grenze. Die Daten lassen stark darauf schließen, dass sich proto-strukturiertes, amorphes CaCO3 uber die Verfestigung von anfänglich flussigen Vorstufen bildet. Außerdem erhöhen Polycarboxylate, die flussige Vorstufen von CaCO3 stabilisieren, die kinetische Stabilität des metastabilen flussig-flussigen Zustands signifikant, aber sie beeinflussen nicht die Lage der binodalen Grenze. Die mechanistische Bedeutung der Dynamik von Wassernetzwerken bei der Phasentrennung kann als alternativer Weg der Nukleation uber Pränukleationscluster rationalisiert werden und ist wahrscheinlich allgemein fur wässrige Systeme gultig.