固相反应是固体间发生化学反应生成新固体产物的过程。固相反应有着不同的分类方式,按反应机理不同,分为
扩散控制过程、化学反应速度控制过程、晶核成核速率控制过程和升华控制过程等;按反应物状态不同,可分为纯固相反应、气固相反应(有气体参与的反应)、液固相反应(有液体参与的反应)及气液固相反应(有气体和液体参与的三相反应);按反应性质不同,分为
氧化反应、还原反应、加成反应、置换反应和分解反应。
两种或两种以上的物质(质点)通过化学反应生成新的物质,其微观过程应该是:反应物分子或离子接触+反应生成新物质(键的断裂和形成),在溶液反应中,反应物分子或离子可以直接接触,在固相反应中,反应物一般以粉末形态混合,粉末的粒度大多在微米量级,反应物接触是很不充分的。实际上固体反应是反应物通过颗粒接触面在晶格中扩散进行的,
扩散速率通常是固相反应速度和程度的决定因素。
③固相反应开始温度常远低于反应物的
熔点或系统低共熔温度。这一温度与反应物内部出现明显扩散作用的温度相一致,称为泰曼温度或烧结开始温度。不同物质的泰曼温度与其熔点(Tm)间存在一定的关系。当反应物之一存在多晶转变时,此转变温度往往是反应开始变得显著的温度,这一规律称为海德华定律。
先按规定的组成称量、用水做为分散剂混合,为达到目的,需在球磨机内用玛瑙球将两相进行混合,混合均匀后用
压滤机脱水,在电炉上焙烧,加热至粉末状时,固相反应意外的现象也在同时进行:颗粒增长,烧结,且这两种现象同时在原料和反应物间出现。
固相反应的原料和产物都是固体。原料以几微米或更粗的颗粒状态相互接触、混合。固相反应分为产物成核和生长两部分。通常,产物和原料的结构有很大不同,成核是困难的。因为在成核的过程中,原料的晶格结构和原子排列必须作出很大的调整,甚至重新排列。显然,这种调整和重排要消耗很多能量,因而只能在高温下发生。如果产物和某一原料在原子排列和键长两方面都很接近,只需进行不大的
结构调整就可以使产物成核,成核就比较容易发生。