6.1 固相反应概述
化学物质的固相反应
化学物质的固相反应化学反应是物质转化的重要过程之一，固相反应是其中一种类型。
固相反应是指在固体状态下发生的化学反应。
本文将介绍固相反应的概念、特点和应用。
一、固相反应的概念固相反应是指在固体状态下，由于固体颗粒之间的相互作用而产生的化学反应。
在固相反应中，反应物和生成物均是固态，无需溶剂参与。
二、固相反应的特点1. 速率较慢：固相反应的速率通常较慢，因为固体颗粒之间的相互作用力较大，反应物分子难以有效地碰撞。
2. 反应受温度影响较大：温度是影响固相反应速率的主要因素，增高温度能够提高反应速率。
3. 反应物浓度对反应速率的影响较小：在固相反应中，反应物浓度对反应速率的影响相对较小，因为反应物在固体中的浓度基本保持稳定。
4. 反应伴随体积变化：固相反应通常伴随着体积的变化，形成产物的体积可能与反应物不同。
三、固相反应的应用固相反应在众多工业和日常生活中具有重要应用价值。
1. 冶金领域：金属的提取和熔炼过程中常涉及固相反应，如还原反应、焙烧反应等。
2. 陶瓷制造：陶瓷材料的制备过程中常使用固相反应，如瓷砖的制造。
3. 材料合成：通过固相反应可合成出一些特殊材料，如多孔材料、阻燃材料等。
4. 催化剂制备：固相反应在催化剂的制备过程中广泛应用，常用于制备高效、可再生的催化剂。
5. 药物合成：一些药物的合成过程中也需要固相反应的参与，如化学合成药物。
四、固相反应的实验方法1. 固体混合反应：将不同固体反应物混合均匀后进行加热，观察体系的颜色、状态变化等来判断反应的进行与否。
2. 固体与液体反应：将固体与液体反应物混合，并通过加热或搅拌等手段促进反应。
3. 固体与气体反应：将固体和气体反应物（气体通常为氧气）置于合适的设备中进行反应，如固体燃烧反应。
综上所述，固相反应是固体状态下发生的化学反应。
固相反应的特点包括速率较慢、温度影响较大、反应物浓度影响较小以及反应伴随体积变化。
固相反应具有广泛的应用领域，在冶金、陶瓷制造、材料合成、催化剂制备和药物合成等方面起着重要作用。
《固相反应》PPT课件
2008年6月
材料科学基础-----固相反应
2. 固-气反应
固相-气相反应的原始反应物要求至少有一种固相物质和 气相物质。按照气相物质在反应过程是否进行化学传输过 程，固-气反应可分为无化学传输的蒸发反应和涉及化学传 输过程的气相生长反应两大类。
（1）蒸发反应
蒸发反应的起因是固相物质的饱和蒸汽压，当饱和蒸汽 压大于固相表面处平衡蒸汽压时，固相物质就不断离开固 相表面。相反过程就是表面处的蒸汽原子落回到表面处， 产生凝聚过程。利用这种蒸发-凝聚过程，控制其热力学、 动力学条件，可制备出各种新型薄膜类材料。
（2）气相生长反应
气相生长反应可制备具有高纯、高分散性和高均匀性要 求的材料，如制备特种薄膜、单晶材料、高纯物质等
2008年6月
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3. 固-固反应
固相-固相反应只涉及两个或以上的固相物质之间的化 学反应以及物质的扩散等过程。按照反应进行的形式， 固相反应又包括相变反应、固溶反应、离溶反应、析晶 反应、化合与分解反应等。其中，相变反应是最基本的 反应类型
2008年6月
材料科学基础-----固相反应
第二章
固相反应
2008年6月
材料科学基础-----固相反应
固相反应：固体与固体反应生成固体产物的过程
也指固相与气相、固相与液相之间的反应
固相反应特点：先在界面上（固-固界面、固-液界 面、固-气界面等）进行化学反应，形成反应产物层， 然后反应物再通过产物层进行扩散迁移，使反应继续 进行
(1) 固态物质间反应直接进行，气相或液相没有或不起重要 作用；
(2) 固体反应开始温度比反应物的熔融温度或系统的低共熔 温度要低的多，通常与一种反应物开始呈现显著扩散作用的 温度相接近，且其与熔点Tm之间存在一定的关系，如硅酸盐 中约0.8～0.9Tm； (3) 反应物之一存在多晶转变时，多晶转变温度常是反应开 始变为显著的温度
固相反应
固相反应-主要是固相参加甚至液相也可参与作用的反应， 水、玻、陶系统的固相反应。
一、固相反应概述
固相反应——固体参与直接化学反应，发生化学变化，同 时至少在固体内部或外部的一个过程，控制作用的化学反应 还包括扩散和传热过程。 包括液气相参与 金属氧化：石炭酸盐、硝酸盐分解，矿物脱水，泰曼对金 属所化物的研究： 生成化合物——其厚度X同反应时间T的关系
T时间后
T时间产物体积
验证： ④金斯特林格方程 杨德系方程———经典动力系方程，但有局限性，金斯特林格 应用球形三维扩散方程，对球形颗粒扩散动力系进行分析 推导得：
实践中金斯特林格较为准确。
（四）影响团相反应的因素 一、反应物化学组成与结构的影响
反应物结构状态质点间的化学键性质、各种缺陷的 多少都会影响反应速率。 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。 如：Al2O3+CoOCoAl2O4 常用轻烧Al2O3而不用较高温度死烧Al2O3作原料， 原因为轻烧Al2O3中有－Al2O3 － Al2O3转变，提 高了Al2O3的反应活性。
胶水反应=碳酸盐的分解机理 粘土分解，化学反应在整个体积内部同时进速度很快。 H2O扩散过程速度较慢，则控制——整个分解过程 高参石——主要粘土分解 2、无机化合物的加成反应
单质或化合物
氧化物之间的加成反应为最基本的 如： 镁铝类晶石 以上总反应式其中有晶分成几个阶段连续进行或有几个中间台 物生成。
A在a、b两点浓度为100%、0%，D为扩散少数。 令K=2KD则X=KT
(4)式为抛物线，动力系方程，即力度X与时间的成正比。 （2）杨德系方程。 球体模型——导出扩散控制的动力系方程——杨德系方程。 杨德系假设： ①反应物为半径R0的球颗粒。 ②反应物B是扩散相，即B总是向A扩散， ③B在产物层中的浓度梯度是线位的故反应开始
固相反应
GR K K 0 exp( ) RT
2. 非均相的固相反应
接触面积 F
转化率 G
已经反应的反应物量 转化率＝ 反应物原始量
转化率定义：参与反应的一种反应物，在反 应过程中被反应了的体积分数。
R0 ( R0 x） x G 1 1 3 R R0 0
2、反应物的活性
反应物的活性对反应速率影响很大，同组成
的反应物，其反应活性因热历史不同而有很大
差别。 例如：氧化铝与氧化钴生成钴铝尖晶石
CoO Al2O3 CoAl2O4
1）反应物B是半径为R0的等径球粒； 2）反应物A 是扩散相，A 成分总是包围着B的颗粒， 且A、B与产物C是完全接触的，反应自球表面向 中心进行； 3）A在AB中的浓度分布是线性的，扩散截面不变。
杨德尔方程积分式为：
x R0 1 1 G
2 2
13 2
Kt
或 FJ G 1 1 G
（二 ）相界面上反应和离子扩散的关系
▲▲ 例： 尖晶石类三元化合物的生成反应
Mg+Al2O3MgAl2O4
S1 MgO Mg →
2+
S2 MgAl2O4 ←Al Al2O3
3+
Al3+、 Mg2+逆向经过两种氧化物界面层扩散， O2－不参与扩散迁移 S1界面上：2Al3++4MgO=MgAl2O4+3 Mg2+ S2界面上：3 Mg2+ +4Al2O3=3MgAl2O4+ 2Al3+
C0 dm dC D D dt x dx
设反应产物AB密度为ρ，相对分子量为M，则：
6.1 固相反应概述
L1＋L2
扩散快 反应快 均相中反应 一般室温下反应
S1＋S2
扩散慢 反应慢 界面上反应 高温下反应
三、固相反应的特点
1. 固相反应属非均相反应，参与反应的固相相互接触是反应 物间发生化学作用和物质输送的先决条件。
2. 固相反应开始温度常远低于反应物的熔点或系统低共熔点 温度；此温度与反应物内部开始呈现明显扩散作用的温度一 致，称为泰曼温度 或烧结开始温度。
3. 当反应物之一有晶型转变时，则转变温度通常是反应开始 明显的温度－海德华定律 。
四、固相反应的步骤
1. 在界面上进行化学反应 2. 产物层不断增厚
Байду номын сангаас
A
B
A
B
3. 反应物在产物层扩散后相互接触 继续发生化学反应。
A
B
C
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五、固相反应的分类
固相反应概述
一、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。
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二、固相反应和液相反应的区别
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，反应物浓度不很 重要，均相动力学不适用。
1. 按物质状态分
纯固相反应 有液相参加的反应 有气体参加的反应
2. 按反应性质分
加成反应 置换反应 热分解反应 还原反应
*3. 按反应机理分
化学反应速率控制过程 扩散控制过程
材料热力学与动力学006固相反应
原因为轻烧Al2O3中有－ Al2O3 － Al2O3 转变，
提高了Al2O3的反应活性。
二、 反应物颗粒尺寸及分布的影响
2 DC 0 1 1、由 K K 2 2 R0 n R0
说明颗粒愈小，反应愈剧烈 2、颗粒尺寸可改变反应界面、扩散截面以及颗粒表 面结构。
VR dCc m n KC A CB dt
K K 0 exp{ GR / RT}
对于反应过程中只有一个 反应物的浓度是可变的, 则
V = Kncn
3.非均相二元系统化学反应速度表达式 对于均相二元系统，计算过程中未考虑 接触面积的影响，实际上，固相反应层非均 相反应，接触面积在反应过程是影响固相反 应速度的一个重要参数。接触面积用F表示。 非均相二元系统反应的一般速度方程：
V 1 1 V1最大 1 V 最大 ..... 1 Vn最大
二 化学动力学范围 1.此过程的特点是： 反应物通过产物层的扩散速度远大于接触面上 的化学反应速度。过程总的速度由化学反应速 度所控制。 2.均相二元系统化学反应速度的表达式
对于均相二元系统，化学反应速度的一般表达式是 若化学反应依反应式mA+nB→pC进行
金斯特林格模型
B 方程推导
设这是稳定扩散过程,单位时间内通过4πr2 球面扩散入产物层AB中A的量为dmA/dt, 由扩 散第一定律：
dmA / dt D4r 2 (c / r )r R x M ( x) 常数
单位时间内将有相同数量的A扩散通过任一指定的r 球面，其量为M（x）。若反应生成物AB密度为ρ， 分子量为μ和AB中A的分子数为n, 令ρ· n/μ=ε, D 是A 在AB 中的扩散系数。
固相反应模型
第七章固相反应固相反应-主要是固相参加甚至液相也可参与作用的反应，水、玻、陶系统的固相反应。
一、固相反应概述固相反应-固体参与直接化学反应，发生化学变化，同时至少在固体内部或外部的一个过程，起控制作用的化学反应。
还包括扩散和传热过程。
包括液气相参与金属氧化：碳酸盐、硝酸盐分解，矿物脱水，泰曼对金属氧化物的研究：生成化合物-其厚度X同反应时间T的关系x+=lnrct固相T可以反应其认为：（1）固相间直接进行反应，液气相没有或不起作用（2）反应开始温度远低于反应时的熔化或系统的低共熔温度，即一种反应物发生显著变化的温度-泰曼温度（烧结温度）泰曼温度与熔点T m关系金属0.3~0.4Tm，硅酸盐0.8~0.9T m（3）当反应物有多晶转变，则此温度为反应开始变为显著的温度-海德华定律，金斯特林格认为，气相、液相也对固相反应起重要作用，反应物所以挥发成气，液相，通过颗粒外部扩散-另一固相物非接触表面反应-取决于反应物的挥发和低共熔温度。
固相反应有以下共同特点：（1）速度较慢-固体质点间键力大，其反应也降低。
（2）通常在高温下进行-高温传质，传热过程对反应速度影响较大。
二、固相反应分类1、按反应相态分类：纯固相反应-反应物实物均为固相，有液相参与的反应，有气相参与的反应三种。
2、按化学反应性质分类：氧化反应：)()()(S Ab g B S A →+ 还原反应：mO g O zn 2)(212→+ )()()()(g BC s A g C S AB +→+O H Cr H CnsO 22332+→+加成反应：)()()(S AB S B S A →+4232O MgAl O Al MgO →+-置换反应：)()()()(S B S AC S BC S A +→+)()()()(S BC s AD S RD S AC +→+Ag CaCl Agcl Cu +→+2Cl Na Ag NaCl AgCl 2+→+分解反应：)()()(g B S A S AB +→↑+→23CO MgO MgCO3、按反应机理分类：化学反应速率控制过程；晶体长大控制过程；扩散控制过程。
固相反应完整
固相反应的热力学
❖ 范特荷甫规则：对于反应物和产物均是固 相的纯固相反应，反应总是向放热方向进 行，一直到反应物一直消耗完为止，只有 在非常特殊的情况下才有可能出现平衡。
❖ G=H-TS，对于纯固相过程， S0， 所以GH，只有当H<0即放热方向反 应才能发生。
❖ 如果有气体或液体参与反应，该规则不适 用。
（一）固相反应的定义 广义：凡是有固相参与的化学反应，都可
称为固相反应 。
固体热分解、氧化及固－固、固－液间的化学反应
狭义：固体与固体间发生化学反应生成新 的固体产物的过程。
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，反应物浓度不很重 要，均相动力学不适用。
( 1) 按物质状态分
(1) 纯固相反应：反应物和生成物都是固体。 A(s)+B(s)=AB(s)
(2) 有液相参与的反应 (3) 有气相参与的反应 实际的固相反应中，通常是上面三种形式的各种组合。
固相反应的分类
(2) 按反应性质分
加成反应 置换反应 热分解反应 还原反应
*(3) 按反应机理
化学反应速率控制过程 晶体长大控制过程 扩散控制过程
不同物质泰曼温度与熔点Tm之间的关系： 金属：0.3～0.4Tm 盐类：0.57Tm 硅酸盐：0. 8～0.9Tm
（3）当反应物之一存在有多晶转变（相变）时， 则转变温度通常也是反应开始明显进行的温度。
－－－海德华定律 Hedvall’s Law
金斯特林格指出：气相或液相也可能对固相反应 过程起主要作用。
固相反应的分类
细化的分类：
<1>单种固态物质的反应，包括固体物质的热分解、 聚合，固体种中的相变与缺陷平衡。 <2>固态和气态物质参加的反应 <3>固态和液态物质参加的反应 <4>两种以上固态物质之间的反应 <5>固态物质表面上的反应，如固相催化反应和电极 反应
第三章固相反应
第三章固相反应固相反应是高温条件下固体材料制备过程中的一个普遍的物理化学现象。
它是一系列材料（包括各种传统的、新型的金属材料和无机非金属材料）制备所涉及的基本过程之一。
狭义地说，固相反应是固相和固相之间发生化学反应，生成新的固相产物的过程。
广义地说，凡是有固相物质参与的化学反应都可称为固相反应。
本章的固相反应采用后一种定义，指固相物质为主要物相参与的化学反应过程。
因此，固相反应的研究范围，包括了固相与固相、固相与液相、固相与气相之间三大类的反应现象和反应过程。
相应地，除了传统的固相-固相之间的反应类型外，固相反应还应包括固相-液相之间，以及固相-气相之间进行化学反应的类型。
从反应过程分析，固相反应的最大特征是先在两相界面上（固-固界面、固-液界面、固-气界面等）进行化学反应，形成一定厚度的反应产物层；然后经扩散等物质迁移机制，反应物通过产物层进行传质，使得反应继续进行。
同时，在上述化学反应过程中还常常伴随一些物理变化过程，有些固相反应的速度也不完全由反应物本身在界面上的化学反应速度所控制，而是由其中的某一物理过程所决定。
下面就对固相反应的相关问题进行较为详细的论述。
第一节固相反应概述一、固相反应定义及其研究对象广义的、较为普遍接受的固相反应定义是：固相物质作为反应物直接参与化学反应的动力学过程，同时在此过程中，在固相内部或外部存在使反应得以持续进行的传质过程。
从反应的控制过程及影响因素来分析，控制固相反应速度的不仅有界面上的化学反应，而且还包括反应物和产物的扩散迁移等过程。
固相反应的研究对象则包括了所涉及的化学反应热力学、过程动力学、传质机理与途径、反应进行条件与影响控制因素等等。
二、固相反应特点较早时期，对固相反应的研究侧重于单纯的固相体系。
研究发现，固相质点在较低温度下也会进行扩散，但因扩散速度很小，所以其反应过程也无法观测；随着反应温度的升高，扩散速度以指数规律增大，并在某些特定条件下，出现了明显的化学反应现象。
化学反应中的固相反应机理
化学反应中的固相反应机理化学反应是物质发生变化的过程，它可以以不同的形式发生，包括气相反应、液相反应和固相反应。
在本文中，我们将关注固相反应，并探讨其中的机理。
一、固相反应的定义和特点固相反应是指反应物和生成物都处于固态的反应过程。
与气相反应和液相反应相比，固相反应具有以下特点：1.反应速度较慢：固态物质的分子运动能力较弱，导致反应速度较慢。
2.扩散速率限制：固相反应中，反应物之间的反应仅限于颗粒表面接触处，扩散速率成为限制反应速度的主要因素。
3.活性物质较少：固态物质中的活性中心相对较少，降低了反应的可能性。
二、固相反应的机理固相反应的机理可以分为直接反应和间接反应两种情况。
1.直接反应直接反应通常发生在固态反应物之间。
在反应开始时，反应物颗粒之间的活化能必须通过热运动克服，才能达到足够的能量来克服相互作用力，从而实现反应。
然后，在反应进行的过程中，固态物质的表面扩散和扩散层的破花使反应物进一步结合并转化为产物。
2.间接反应间接反应是指固体反应物与一种气态或液态物质之间发生反应。
这种情况下，固态物质的表面活性中心与气体或液体中的反应物接触，从而发生反应。
间接反应的过程中，固态物质的表面积越大，反应速度越快。
三、机械活化在固相反应中的作用机械活化是一种常用的方法，用于提高固相反应的速度。
机械活化通过提供机械能来震动固体反应物颗粒，改变其结构和形态，从而增加固态物质的表面积和活性中心数量。
这种机械活化的方法包括球磨、振荡研磨和超声波处理等。
机械活化可以实现以下效果：1.细化颗粒：通过机械活化可以使颗粒变得更小，增加固态物质的表面积，进而提高反应速率。
2.改变晶体结构：机械能的输入可以改变固态物质的晶体结构，从而改变反应机理和速率。
3.增加活性中心数量：固态反应中，活性中心的数量对反应速率有很大影响。
机械活化可以增加活性中心的数量，促进反应进行。
四、固相反应的应用和意义固相反应在许多领域中有广泛的应用和意义，包括材料科学、催化剂设计和能源存储等。
何谓固相反应,影响固相反应速度因素以及固相反应的计算公式结算
何谓固相反应，影响固相反应速度因素？狭义的固相反应是指纯粹固体物质之间，通过质点的扩散而进行的化学反应。
广义的固相反应系指固态、液态、气态参与反应皆称固相反应。
一、影响固相反应的因素有影响固相反应的因素有：反应温度和保温时间、压力与浓度、本身化学活性、颗粒大小与接触紧密程度、水蒸气与液相及矿化剂等。
①反应温度和保温时间。
提高固相反应的温度，可提高质点能量（活化能）。
保持温度是增加扩散时间，增加反应的彻底性。
在生产中每个反应带有一个长度，并控制物料在窑内流动速度。
②压力与浓度。
增加反应容器（窑炉）内的压力，并减小生成物的浓度（如加强窑内通风），可促进固相反应。
③本身化学活性。
例如高岭石脱水后分解为无定形、高分散度、高活性的Al2O3和SiO2，隐晶结构的方解石分解出高活性的新生态的CaO，具有较多缺陷就能加速固相反应。
而结晶型的燧石、石英（α-SiO2）及结晶完整的大理石，化学反应慢。
④颗粒大小与接触紧密程度。
固相反应是在接触界面进行的，反应速度与接触面积成正比。
接触面积与原料粉磨细度，混合均匀程度和接触紧密程度有关。
粉磨愈细，接触愈紧密愈均匀，固相反应越快。
⑤水蒸气、液相及矿化剂。
ａ.少量水蒸气的存在，可降低晶体表面能，即晶格破坏所需能量减少，有利于质点向外扩散，而增加固相反应能力。
实践表明，少量水蒸气可使CaO和SiO2固相反应速度提高。
ｂ.液相和气相的存在，比固相质点扩散快得多，能促进固相反应迅速进行。
c.矿化剂作用是破坏了某些物质（如Si—Ｏ键、Al—Ｏ键）的晶格，加速某些物质（如CaCO3）的分解，强化SiO2和CaO的反应能力，降低反应物质点的结合能。
同时能降低液相生成的温度和粘度，促使C3S在较低温度（1350℃）下形成，强化熟料煅烧。
二、固相反应的计算公示由此可见，水泥熟料矿物C3A和C4AF、C2S的形成是一个复炸的多级反应，反应过程是交叉进行的。
水泥孰料矿物的固相反应是放热反应。
了解化学技术中的固相反应原理
了解化学技术中的固相反应原理化学技术在现代社会中扮演着重要的角色，它涉及到我们生活中许多方面，包括能源生产、材料制备和环境保护等。
固相反应是一种常见的化学反应类型，它具有许多独特的特点和应用。
本文将介绍固相反应的原理、特点及其在化学技术中的应用。
固相反应是指在固体状态下进行的化学反应。
与液相反应和气相反应相比，固相反应有其独特的特点和机制。
首先，固相反应速率较慢。
由于固体颗粒之间的接触面积有限，反应物分子之间的碰撞概率较低，因此固相反应通常需要较长的时间才能达到平衡。
其次，固相反应具有较高的选择性。
由于固体反应物和固体产物之间存在较强的结合力，固相反应的产物往往可以得到较高的纯度。
此外，固相反应还具有较低的能耗，更易于分离和回收产物。
固相反应的原理主要涉及到固体颗粒之间的相互作用和扩散过程。
在反应进行过程中，反应物和产物分子会在固体颗粒之间进行扩散，通过固相界面上的反应来实现反应转化。
例如，金属氧化物与还原剂的固相反应可以通过氧化物颗粒表面的氧分子与还原剂分子之间的反应实现。
在这个过程中，反应物分子在颗粒表面吸附，然后通过固相界面扩散反应。
固相反应的速率受到扩散过程的限制，因此提高固相反应的速率常常需要通过增加反应物颗粒的表面积或改变颗粒的形貌来实现。
固相反应在化学技术中有着广泛的应用。
其中之一是在能源生产中的应用。
例如，固相氧化反应被广泛用于固定氧化剂的制备。
在这种反应中，氧气可以从氧化剂释放出来，然后与燃料反应产生热能。
这种能源生产方式具有高能效、低污染和可持续性等优点。
另一个应用是催化剂的制备。
固相反应可以用于制备复杂的催化剂，通过在固相界面上固定催化剂活性组分来增加催化剂的稳定性和活性。
这种催化剂可以广泛用于化学反应中，例如合成有机化合物或净化废水等。
此外，固相反应还在材料制备领域具有重要的应用。
例如，通过控制固相反应的条件和制备方法，可以制备各种金属氧化物、硫化物和氮化物等功能材料。
这些材料具有广泛的应用前景，例如作为光电器件材料、电子材料和催化剂等。
固相反应
种类： 种类 1、一种固态物质的反应； 2、气－固相反应； 3、液－固相反应； 4、固－固相反应； 5、固态物质表： 扩散传质：通道+化学位梯度 相界面反应：旧化学键的断裂和新化学 键的形成 晶核形成及长大：高温利于晶体生长， 低温利于形核
常用方法：高温固相法、中低热固相法和微波固相 常用方法 法。 固相反应的优点：产量高，操作简便，不产生废水， 固相反应的优点 选择性高，生产成本低，适合工业化大批量生产 。 缺点： 缺点：固相反应速率较慢。原因由于晶体质点间作 用力大，拆散晶格需要较大能量，则界面化学反应 进行较慢； 固体质点由于迁移困难，扩散系数小， 则扩散进行较慢。
1－对色剂的吸附特性； 2－在250℃时，对 2CO+O2→2CO2反应的催化特 性； 3－物系的吸湿性； 4－在510℃时对2N2O2N2＋ O2反应的催化活性； 5－染色； 6－密度； 7－磁化率； 8－ZnFe2O4的X射线衍射谱 线； 9－荧光性
曲线1：对色剂的吸收性能，取决于表面积大小 （主要因素）与表面结构的紧密程度，故曲线1一 般下降； 曲线2：在250℃时，对2CO+O2→2CO2反应的催化特 性。由于反应前后均是气相，这时的催化作用称为 气相催化。固体催化剂对于气相的催化作用一般经 历了吸附、表面反应、脱附等步骤。催化作用取决 于固体的表面活性。表面活性大，催化作用强。固 体混合物的催化特性的变化，反映了固体混合物的 表面活性的变化； 曲线8：ZnFe2O4的X射线衍射谱线强度。每一种晶 体都有其特征的X射线衍射谱线，其谱线强度反映 了该晶体的含量。所以ZnFe2O4的X射线谱线强度的 出现及增大，反映了混合物中尖晶石的产生及量的 增加。
液相法的优缺点： 液相法的优缺点： 检测的分辨率和灵敏度高，分析速度 快，重复性好，定量精度高，应用范围广。 适用于分析高沸点、大分子、强极性、热 稳定性差的化合物。 但是，价格昂贵，要用各种填料柱， 容量小，分析生物大分子和无机离子困难， 流动相消耗大且有毒性的居多。
固相反应
且 （7-12）
积分上式并考虑边界条件t=0；x=0得：
（7-13）
式（7-13）说明，反应物以平行板模式接触时，反应产物层厚度与时间的平方根成正比。由于式（7-13）存在二次方关系，故常称之为抛物线速度方程式。
考虑实际情况中，固相反应通常以粉状物料为原料，为此杨德尔假设：（1）反应物是半径为R0的等径球粒；（2）反应物A是扩散相，即A成分总是包围着B的颗粒，而且A、B与产物是完全接触，反应自球面向中心进行如图7-3(B)所示。于是由（7-7）式得：
将上式代入（7-13）式得杨德尔方程积分式：
（7-14a）
或 (7-14b)
对上式微分得杨德尔方程微分式：
(7-15)
杨德尔方程较长时间以来一直作为一个较经典的固相反应动力学方程而被广泛地接受。但仔细分析杨德尔方程推导过程，容易发现：将圆球模型的转化率公式（7-7）代入平板模型的抛物线速度方程的积分式（7-13）中就限制了杨德尔方程只能用于反应初期，反应转化率较小（或 比值很小）的情况，因为此时反应截面F可近似地看成不变。
7.1.2化学反应动力学范围
化学反应是固相反应过程的基本环节。由物理化学知识，对于均相二元反应系统，若化学反应依反应式 进行，则化学反应速率的一般表达式为：
（7-6）
式中CA、CB、CC分别代表反应物A、B和C的浓度；K为反应速率常数。它与温度间存在阿累尼乌斯关系：
此处K0为常数， 为反应活化能。
然而，对于非均相的固相反应，式（7-6）不能直接用于描述化学反应动力学关系。首先对于大多数固相反应，浓度的概念对反应整体已失去了意义。其次多数固相反应以固相反应物间的机械接触为基本条件。因此取代式（7-6）中的浓度，在固相反应中将引入转化率G的概念，同时考虑反应过程中反应物间接触面积。
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四、固相反应的步骤
1. 在界面上进行化学反应 2. 产物层不断增厚
A
B
A
B
3. 反应物在产物层扩散后相互接触 继续发生化学反应。
A
B
C
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五、固相反应的分类
固相反应概述
一、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。
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二、固相反应和液相反应的区别
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，反应物浓度不很 重要，均相动力学不适用。
1. 按物质状态分
纯固相反应 有液相参加的反应 有气体应 置换反应 热分解反应 还原反应
*3. 按反应机理分
化学反应速率控制过程 扩散控制过程
L1＋L2
扩散快 反应快 均相中反应 一般室温下反应
S1＋S2
扩散慢 反应慢 界面上反应 高温下反应
三、固相反应的特点
1. 固相反应属非均相反应，参与反应的固相相互接触是反应 物间发生化学作用和物质输送的先决条件。
2. 固相反应开始温度常远低于反应物的熔点或系统低共熔点 温度；此温度与反应物内部开始呈现明显扩散作用的温度一 致，称为泰曼温度 或烧结开始温度。