solid state reaction 指所有包含固相物質(zhì)參加的化學反應，包括固-固相反應、固-氣相反應和固-液相反應等。固相反應不使用溶劑，具有高選擇性、高產(chǎn)率、工藝過程簡單等優(yōu)點，已成為人們制備新型固體材料的重要方法。在1773K下，首先在Al2O3和MgO晶粒界面上或鄰近界面的反應物晶格中形成MgAl2O4晶核，然后反應物晶格中的Mg2+、Al3+相對擴散到MgAl2O4晶核附近使晶核不斷生長，同時形成更多的晶核，隨著產(chǎn)物層的加厚，固相反應進行完全。氧化物、硅酸鹽等物質(zhì)的原子、離子間主要以共價鍵或離子鍵結(jié)合，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，粒子擴散慢，因此它們的固相反應常要在高溫條件下進行；而大多數(shù)有機化合物和配位化合物在高溫下不穩(wěn)定，只能在室溫或較低的溫度(
簡介
傳統(tǒng)的無機化學的重要使命之一是為分析化學課程中的定性分析和容量分析打基礎(chǔ)，主要研究無機化合物在水溶液中的性質(zhì)和化學反應，這與“水”是最廉價、最易獲得的溶劑也不無關(guān)系。但是，事實上除水溶液化學外，從古代陶瓷、瓦磚、玻璃的制作到現(xiàn)代的金屬合金以及光、熱、電磁性等材料卻與固體化學密切相關(guān)，這就是近年來研究的固相反應。固相化學反應是指有固態(tài)物質(zhì)直接參加的反應，發(fā)生化學變化，同時至少在固體內(nèi)部或外部的一個過程，起控制作用的化學反應。
固相反應也可以發(fā)生在單一固相內(nèi)部，如均相反應。對于大多數(shù)固相反應而言，擴散過程是控制反應速率的關(guān)鍵。只是在一些特殊的場合下，如高度分散體系，其他化學過程才可能成為反應的決速步驟。了解和研究固相反應對于固體材料的制取和應用都有重要意義。例如，在半導體制備和生產(chǎn)中使用的氣相外延和液相外延方法，需要了解摻雜原子在基質(zhì)材料中的擴散過程和速率。在氧化物高溫超導體的制備中需要了解氧分壓對銅離子價態(tài)的影響等。對研究固相反應機理和過程要比液相反應和氣相反應困難得多，到目前為止，人們除了對少數(shù)幾個簡單體系有比較深入的了解外，對大多數(shù)復雜體系往往只能根據(jù)經(jīng)驗來控制反應過程。
特點
（1）速度較慢-固體質(zhì)點間鍵力大，其反應也降低。
（2）通常在高溫下進行——高溫傳質(zhì)，傳熱過程對反應速度影響較大。
反應機理
（1）反應物遷移過程蒸發(fā)-凝聚、溶解-沉淀到相界面上。
（2）在相界面上發(fā)生化學反應，傳熱傳質(zhì)使反應基本在相界面上進行。
（3）反應物通過產(chǎn)物層的擴散，反應物達到一定厚度，進一步反應到必須反應物通過產(chǎn)物層的擴散。
影響因素
1.反應物化學組成與結(jié)構(gòu)的影響
反應物結(jié)構(gòu)狀態(tài)質(zhì)點間的化學鍵性質(zhì)、各種缺陷的多少都會影響反應速率。
實際：利用多晶轉(zhuǎn)變、熱分解、脫水反應等過程引起晶格效應來提高生產(chǎn)效率。
2.反應物顆粒尺寸及分布的影響
(1)顆粒愈小，反應愈劇烈。
(2)顆粒尺寸可改變反應界面、擴散截面以及顆粒表面結(jié)構(gòu)。
R0愈小，比表面越大，反應截面越大，鍵強分布曲率變平，弱鍵比例越大，;反應和擴散能力越大。
注意：顆粒尺寸不同反應機理也可能變化。
應用舉例
在任何聚集態(tài)的物質(zhì)中，由于熱運動的影響，即使是處于晶格結(jié)點上的分子、原子或粒子，或多或少都有可能瞬間偏離正常的平衡位置，這些粒子(甚至空穴)在濃差因素驅(qū)動下會產(chǎn)生擴散。例如兩塊經(jīng)磨平拋光的銅鋅片、在下緊密接觸12小時后，發(fā)現(xiàn)在接觸面上形成的厚的擴散層。固態(tài)反應物粒子的接觸和擴散，是固態(tài)產(chǎn)物晶核得以形成并不斷生長的重要條件。
在下，首先在晶粒界面上或鄰近界面的反應物晶格中形成晶核，然后反應物晶格中的相對擴散到晶核附近使晶核不斷生長，同時形成更多的晶核，隨著產(chǎn)物層的加厚，固相反應進行完全。
非金屬陶瓷功能材料的制作工藝，先是在室溫下將固態(tài)氧化物充分粉碎、混合均勻，再在鋼模中擠壓成型，然后高溫燒結(jié)反應。高溫條件無疑有利于破壞固態(tài)反應物的晶格和促進反應物粒子的擴散，但是必須注意，對有些反應體系采用不同的反應溫度，有時會得到不同的反應產(chǎn)物。
氧化物、硅酸鹽等物質(zhì)的原子、離子間主要以共價鍵或離子鍵結(jié)合，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，粒子擴散慢，因此它們的固相反應常要在高溫條件下進行；而大多數(shù)有機化合物和配位化合物在高溫下不穩(wěn)定，只能在室溫或較低的溫度()下合成。過去室溫或較低溫度下的固相反應一直未引起重視，近來南京大學忻新泉教授等利用室溫或較低溫度固相反應法，已經(jīng)合成出許多新的化合物。例如，下將淺藍色的(分析純)和白色的對甲基苯胺()分別研磨、過篩(100目)后，按1/2的物質(zhì)的量之比裝入一帶塞的小試管中，搖動試管數(shù)秒鐘后固體反應物即轉(zhuǎn)變?yōu)?a href="/hebeideji/5543572414437351199.html">褐色的：
盡管許多室溫或較低溫度下的固相反應與溶液中發(fā)生的反應類似，但也有很多例外。
固相反應不使用溶劑，具有高選擇性、高產(chǎn)率、工藝過程簡單等優(yōu)點，已成為人們制備新型固體材料的重要方法。
參考資料 >