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固相反應
鎖定
固相反應分類
固相反應大致可歸納成幾類:
(2)氣-固相反應(如金屬的鏽蝕);
(3)液-固相反應;
(5)固態物質表面上的反應(如固相催化反應)。
固相反應特點
(1)速度較慢-固體質點間鍵力大,其反應也降低。
固相反應反應機理
(1)反應物遷移過程蒸發-凝聚、溶解-沉澱到相界面上。
(2)在相界面上發生化學反應,傳熱傳質使反應基本在相界面上進行。
固相反應影響因素
實際:利用多晶轉變、熱分解、脱水反應等過程引起晶格效應來提高生產效率。
2.反應物顆粒尺寸及分佈的影響
(1)顆粒愈小,反應愈劇烈。
R0愈小,比表面越大,反應截面越大 ,鍵強分佈曲率變平,弱鍵比例越大,Þ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。
固相反應應用舉例
在任何聚集態的物質中,由於熱運動的影響,即使是處於晶格結點上的分子、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)在濃差因素驅動下會產生擴散。例如兩塊經磨平拋光的銅鋅片、在493K下緊密接觸12小時後,發現在接觸面上形成的0.3mm厚的擴散層。固態反應物粒子的接觸和擴散,是固態產物晶核得以形成並不斷生長的重要條件。
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,然後反應物晶格中的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,隨着產物層的加厚,固相反應進行完全。
非金屬陶瓷功能材料的製作工藝,先是在室温下將固態氧化物充分粉碎、混合均勻,再在鋼模中擠壓成型,然後高温燒結反應。高温條件無疑有利於破壞固態反應物的晶格和促進反應物粒子的擴散,但是必須注意,對有些反應體系採用不同的反應温度,有時會得到不同的反應產物。
氧化物、硅酸鹽等物質的原子、離子間主要以共價鍵或離子鍵結合,結構穩定,粒子擴散慢,因此它們的固相反應常要在高温條件下進行;而大多數有機化合物和配位化合物在高温下不穩定,只能在室温或較低的温度(<100℃)下合成。過去室温或較低温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温或較低温度固相反應法,已經合成出許多新的化合物。例如,20℃下將淺藍色的CuCl2·2H2O(分析純)和白色的對甲基苯胺(C7H9N)分別研磨、過篩(100目)後,按1/2的物質的量之比裝入一帶塞的小試管中,搖動試管數秒鐘後固體反應物即轉變為褐色的CuCl2(C7H9N)2:
CuCl2·2H2O(s) + 2C7H9N(s)──→ CuCl2(C7H9N)2(s) + 2H2O
儘管許多室温或較低温度下的固相反應與溶液中發生的反應類似,但也有很多例外。