固體化學

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固體化學是研究固體結構、性質、合成、表征等的一門化學分支,它綜合了固體物理學礦物學晶體學冶金學材料科學等多個學科的知識。

歷史[編輯]

固體無機化學與商業產品聯繫緊密。工業需求與技術發展構成了固體化學發展的主要動力。20世紀材料化學在工業領域有着多項應用,例子包括:50年代用於石油催化裂解的沸石分子篩與金屬催化劑、60年代為微電子信息技術作出重要貢獻的高純矽以及80年代的高溫超導體。20世紀初發明的X射線晶體繞射對材料化學的發展有重要幫助。卡爾·瓦格納在氧化速率理論方面、離子反向擴散與缺陷化學方面的貢獻使人們在原子層面上對化學反應有了更深入的了解。他也因此被稱為「固體化學之父」。[1]

合成方法[編輯]

固體材料種類繁多,因而有着各種各樣的合成方法。對於有機材料來說,合成在室溫附近進行,基本操作與一般的有機合成類似。氧化還原反應有時通過電結晶過程來完成,例如從四硫富瓦烯合成Bechgaard鹽

高溫反應法[編輯]

對熱穩定的材料來說,常用的方法是高溫方法。例如,大塊的固體常用英語:管式爐製備,其反應溫度可達約 1100 °C。以通有電流的鉭管作為反應裝置,可以實現在約 2000°C下的反應。這樣高的溫度有利於反應物的擴散,但是具體條件仍需綜合考慮反應體系決定。事實上已經有一些固相反應可以在低至100°C的溫度下進行。

熔體反應法[編輯]

一種經常用到的方法是將反應物共熔然後進行退火。如體系中有揮發性的反應物,常將反應物在液氮冷卻下裝入真空安瓿瓶中,之後進行熔封,並加熱反應。

溶液合成法[編輯]

固體可以通過沉澱或蒸發溶劑的方法從溶液里得到。這包括溶劑熱合成法,即在高壓下在高於正常沸點的溶劑中發生反應。另一種形式是在固體反應物中加入少量的低熔點物質,該物質在高溫下熔化並作為體系中的溶劑。

參考文獻[編輯]

  1. ^ , 參考 Pierre Teissier, L』émergence de la chimie du solide en France (1950-2000). De la formation d』une communauté à sa dispersion (Paris X: Ph.D. dissertation, 2007, 651 p.). 電子版: http://bdr.u-paris10.fr/sid/

外部連結[編輯]