從溶液中碳酸鈣成核的機(jī)制依賴于多級途徑和物種的存在遠(yuǎn)比簡單的離子或離子對復(fù)雜被提出，在此，我們提供了一個緊密耦合的理論和實驗研究的路徑，在碳酸鈣成核的初始階段。

　　從分子模擬出發(fā)，我們成功地預(yù)測了過飽和碳酸鈣溶液的體積熱力學(xué)量和實驗數(shù)據(jù)，包括平衡常數(shù)、滴定曲線和詳細(xì)的x射線吸收光譜，完全符合離子和離子對占主導(dǎo)地位的團(tuán)簇布居的經(jīng)典觀點，同時伴隨著遵循經(jīng)典成核理論的自由能景觀。

　　一個多世紀(jì)以來，人們從經(jīng)典成核理論(CNT)的角度來看待電解質(zhì)溶液的成核，CNT的理論基礎(chǔ)是兩個關(guān)鍵原理，先，由于與固液界面形成相關(guān)的表面張力，形成核的自由能屏障;這導(dǎo)致在化學(xué)勢驅(qū)動力允許團(tuán)簇自發(fā)生長之前，團(tuán)簇要超過臨界尺寸。

　　由于系統(tǒng)固有的熱漲落，團(tuán)簇能夠克服這一障礙，盡管自由能呈上升趨勢，但允許添加單個離子或分子，這兩個原則表現(xiàn)出自洽性，因為要花費大量的工作來增加亞臨界團(tuán)簇的大小，團(tuán)簇的數(shù)量密度隨團(tuán)簇大小呈指數(shù)衰減。