影响氧化镁固相反应的主要因素

由固相反应的过程和机理可知，固相反应主要包括界面上的化学反应和通过产物层内部的质点的迁移。因此，凡是提高化学反应速率和扩散速度的因素对固相反应均有影响。如，温度、压力和反应物的化学组成、结构、粒度大小以及添加剂等。

　　

A、温度的影响

　　

由图1可知，温度对固相反应速度具有重要影响。一般来说，温度升高，固体质点的热运动增大，动能增加，化学反应能力和扩散能力都增强。但温度对化学反应和扩散能力的影响程度不同。

　　

 

对于化学反应来说，阿累尼乌斯公式给出了温度和反应速率间的关系：

 

　　

当温度升高时，质点的热运动加剧，质点的平均动能增加，化学反应活化能E下降。由上式可以看出，化学反应速度迅速提高。

　　

对于扩散过程来说，扩散系数与温度的关系如下：

 

　　

当温度升高时，扩散活化能Q降低，扩散速度增加。

　　

温度因素对化学反应速度和扩散速率的影响程度不同。一般来说，扩散活化能小于化学反应活化能，因此，温度对由扩散过程速率控制的反应的影响比由化学反应过程速率控制的反应要小。

　　

B、反应物的粒度和均匀性的影响

　　

由图2可知，反应物的颗粒粒度对固相反应有直接影响。由于固相反应是在反应物接触面上进行的，因此，其表面积越大，反应物的接触面积就越大，扩散总截面也越大，故化学反应速度和扩散速度将随之增高。另外，反应物颗粒的均匀性对反应速度也有较大的影响。研究表明，反应物颗粒越均匀，固相反应速度越快。

 

　　

C、反应物的晶格活性

　　

总的说来，反应物的晶格活性越高，固相反应的速率越高。影响氧化镁晶格活性的因素很多，氧化镁的化学组成和晶格结构是影响晶格活性的内在因素。通常晶格结构比较紧密的晶体晶格能大，其质点的可动性小，晶格活性也小。除了决定晶格活性的内部条件之外，其他一些外部因素也可以促进氧化镁的晶格活化。

　　

在有氧化镁参与的固相反应当中，氧化镁的活性，即，氧化镁的晶格不完整程度，对固相反应具有重要影响。一般来说，在低温下通过分解MgCO3或Mg(OH)2得到的MgO的晶格不完整，因而具有较高的活性，有利于固相反应的进行。而在高温下通过烧结或电熔得到的MgO结晶已完整，晶格活性较差，会使反应速率大大降低。

　　

B、 添加剂的影响

　　

添加剂，亦称矿化剂，是指在反应过程中能够加速结晶化合物形成的少量外加物质。适当地使用添加剂，可以使反应速率成倍提高。根据使用添加剂种类的不同，其对固相反应的促进机理也不相同。一般来说，有以下几个方面：

　　

(1)促进产物形成晶核;

　　

(2)降低液相粘度，提高扩散速率;

　　

(3)降低液相生成温度，加速质点扩散和一些反应物的溶解速率;

　　

(4)与反应物形成活性中间化合物，使反应物处于活性化状态;

　　

(5)通过添加剂离子对反应物离子的极化作用促使反应物晶格畸变和活化;

　　

(6)与反应物形成固溶体，使反应物的晶格发生畸变和产生缺陷，提高晶格活性。