材料化学5.5 固相反应讲解.ppt

2、P的影响 对纯固相：P可显著改变粉料颗粒间的接触状态，如缩短颗粒间距离，增大接触面积，提高固相反应速率； 对有液、气相参与的固相反应：反应不是通过固相粒子直接接触进行的，P增大影响不明显，有时相反。 P 3、气氛的影响 对于一系列能形成非化学计量氧化物的物质，气氛可直接影响晶体表面缺陷的浓度和扩散机制与速度。 非化学计量化合物：原子或离子的比例不成简单整数比的化合物称为非化学计量化合物。 例：方铁矿只有一个近似的组成Fe0.95O，它的结构中总是有阳离子空位存在 气氛 矿化剂：在反应过程中不与反应物或反应产物起化学反应, 但可以不同的方式和程度影响反应的某些环节。  作用： 1、 影响晶核的生成速度； 2、 影响结晶速度及晶格结构 3、 降低体系熔点、改善液相性质 4、 改变反应机制降低反应活化能； 5.5.4.4 矿化剂的影响 Chapter5 Preparation of Materials * 那么，固相反应的第四个特点是什么呢 ？ 菲克第一定律：扩散定律，表征的是扩散量和浓度梯度之间的正比关系 * * 那么，这是初生态反应物。 5.5 固相反应 Solid phase reaction 狭义：固相反应一般是指固体与固体间发生化学反应生成新的固相产物的过程。 广义：凡是有固相参与的化学反应都可称为固相反应，例如： 固体的热分解、氧化 固体与固体的化学反应 固体与液体之间的化学反应 * Chapter5 Preparation of Materials 5.5.1、定义： 广义：凡是有固相参与的化学反应。 例：固体的分解 氧化 固体与固体的化学反应 固体与液体的化学反应 狭义：常指固体与固体间发生化学反应生成新固体产物的过程. 一般定义： 反应产物之一必须是固态物质的反应 5.5 固相反应 Solid phase reaction L1＋L2 S1＋S2 扩散快 反应快 均相中反应 一般室温下可以反应 扩散慢 反应慢 界面上反应 高温下反应 5.5.2、特点： 固体质点间作用力很大，扩散受到限制，而且反应组分局限在固体中，使反应只能在界面上进行。 * 固相反应特点： （泰曼最早研究了CaO, MgO, CuO等与WO3的反应，基于研究结果，他认为固相反应的特点有如下： ） 1.与气、液反应不同 反应物相互接触是发生化学作用和物质输运的先决条件： 即：固态物质间的反应是直接进行的，气相或液相没有或不起重要作用（泰曼观点：长期被接受） 随着科学发展，金斯特林格等人提出，固态反应中，反应物可能转为气相或液相，然后通过颗粒外部扩散到另一固相的非接触表面上进行反应。 指出了气相或液相也可能对固态反应过程起重要作用 * * 2. 反应开始温度远低于反应物熔点或系统低共熔温度，通常相当于一种反应物开始呈现显著扩散作用的温度，此温度称为泰曼温度或烧结温度 烧结温度Ts与其溶点Tm的近似关系： 金属粉末 Ts≈(0.3～0.4)TM 无机盐类 Ts≈0.57TM 硅酸盐类 Ts≈(0.8～0.9)TM * 3.当反应物之一存在有多晶转变时，则转变温度通常也是反应开始明显进行的温度——海得华定律。 多晶转变 当外界条件改变到一定程度时，各种变体之间就可能发生结构转变，从一种变体转变成为另一种变体，这种现象称为多晶转变。 4. 固相反应过程由多种物理化学过程构成 均相反应过程－化学反应速率决定 固相反应（非均相反应）－扩散、升华、成核、长大等 不同时期往往反应机理及速率方程不同 (2) 按反应性质分 加成反应 置换反应 热分解反应 还原反应 5.5.3、固相反应的分类 ( 1) 按物质状态分