Stabile Calciumcarbonat-Pränukleationscluster bestimmen die Flüssig-flüssig-Phasenseparation

Abstract

Flüssig‐flüssig‐Phasenseparation (liquid‐liquid phase separation, LLPS) ist eine Zwischenstufe während der Fällung von Calciumcarbonat und man vermutet, dass sie eine entscheidende Rolle in Biomineralisationsprozessen spielt. In diesem Artikel stellen wir ein Modell vor, in dem die Flüssig‐flüssig‐Mischungslücke im wässrigen Calciumcarbonatsystem durch die Thermodynamik der Ionenassoziation in der homogenen Phase bestimmt wird, was experimentell durch potentiometrische Titrationen und kinetische Studien mittels ATR‐FTIR‐Spektroskopie bestätigt wird. Der vorgeschlagene Mechanismus erklärt die variable Löslichkeit von amorphen Calciumcarbonaten und räumt Widersprüche in Literaturdaten aus. Da flüssig‐flüssig amorphe Polymorphie berücksichtigt wird, liefert das Modell Hinweise zum Mechanismus der Polymorphselektion. Es ist allgemein und sollte für andere Systeme als Calciumcarbonat überprüft werden. Ausgehend von stabilen Pränukleationsclustern anstelle von in‐ oder metastabilen Fluktuationen ergibt sich ein neuer Blickwinkel auf die physikalische Chemie der Flüssig‐flüssig‐Phasenseparationen in Biomineralisationsprozessen und darüber hinaus.