solid state reaction 指所有包含
固相物质参加的化学反应,包括固-固相反应、固-
气相反应和固-
液相反应等。
(3)
反应物通过产物层的
扩散,反应物达到一定厚度,进一步反应到必须反应物通过产物层的扩散。
实际:利用
多晶转变、热分解、脱水反应等过程引起晶格效应来提高生产效率。
R0愈小,比表面越大,反应截面越大 ,键强分布曲率变平,弱键比例越大,Þ反应和
扩散能力越大。
在任何聚集态的物质中,由于
热运动的影响,即使是处于
晶格结点上的分子、原子或
粒子,或多或少都有可能瞬间偏离正常的
平衡位置,这些粒子(甚至空穴)在浓差因素驱动下会产生
扩散。例如两块经磨平抛光的铜锌片、在493K下紧密接触12小时后,发现在接触面上形成的0.3mm厚的
扩散层。固态
反应物粒子的接触和
扩散,是固态产物晶核得以形成并不断生长的重要条件。
在1773K下,首先在Al2O3和MgO
晶粒界面上或邻近界面的
反应物晶格中形成MgAl2O4
晶核,然后反应物晶格中的Mg2+、Al3+相对
扩散到MgAl2O4晶核附近使晶核不断生长,同时形成更多的晶核,随着产物层的加厚,固相反应进行完全。
非金属陶瓷功能
材料的制作工艺,先是在
室温下将固态氧化物充分粉碎、混合均匀,再在钢模中挤压成型,然后
高温烧结反应。
高温条件无疑有利于破坏固态
反应物的晶格和促进反应物粒子的
扩散,但是必须注意,对有些反应
体系采用不同的反应温度,有时会得到不同的反应产物。
氧化物、硅酸盐等物质的
原子、离子间主要以
共价键或离子键结合,结构稳定,粒子
扩散慢,因此它们的固相反应常要在
高温条件下进行;而大多数有机化合物和
配位化合物在高温下不稳定,只能在
室温或较低的温度(<100℃)下合成。过去室温或较低温度下的固相反应一直未引起重视,近来南京大学忻新泉教授等利用室温或较低温度
固相反应法,已经合成出许多新的化合物。例如,20℃下将浅蓝色的CuCl2·2H2O(
分析纯)和白色的
对甲基苯胺(C7H9N)分别研磨、过筛(100目)后,按1/2的物质的量之比装入一带塞的小试管中,摇动试管数秒钟后
固体反应物即转变为褐色的CuCl2(C7H9N)2:
固相反应不使用溶剂,具有高选择性、高产率、工艺过程简单等优点,已成为人们制备新型
固体材料的重要方法。