固体化学
固体化学
solid chemistry
研究固体物质的制备、组成、结构和性质的化学分支学科。固体化学的研究始于20世纪20年代，到了60年代，由于科学技术的发展，对固体材料的需求更加迫切，同时也为固体材料的研究提供了必要的实验手段，固体化学进入蓬勃发展的新阶段。
固体化学和固体物理、材料工程学等学科互相交叉渗透、互相补充配合，形成了现代固体科学和技术。固体化学着重研究实际固体物质的化学反应、合成方法、晶体生长、化学组成和结构，特别是固体中的缺陷及其对物质的物理及化学性质的影响，探索固体物质作为材料实际应用的可能性。
固体化学的内容包括以下3个方面：
①固体中的缺陷平衡。由等同的原子或原子集团，按照一定的点阵排列，构成规整的三维周期性的序列，就形成了完善的晶体。这种理想的完善的晶体具有理论模型的意义 ，但化学组成和结构偏离理想的、不完善的晶体，往往也具有重要的意义和实用价值。固体中的缺陷决定着物质的化学反应活性和物理性质，使它们成为具有特殊技术性能的材料 。缺陷主要是指固体中的点缺陷，包括点阵空位或杂质原子 、间隙原子、错位原子和变价原子等。不同类型的缺陷赋予晶体以特定的光学、电学和磁学性质。晶体中各类点缺陷和空穴与电子处于一类化学平衡中，这些缺陷可能电离、复合 、互相缔合，缺陷的平衡也受温度、组分浓度或分压、电中性平衡、同离子效应等因素的影响。
②固体中的扩散。当固体中的杂质原子和空位分布不均匀时，它们会沿着晶格点阵流动，最后达到分布均匀，这就是固体中物质的扩散。扩散的推动力是固体中组分的浓度梯度、化学势或电化学势梯度、温差、电势场等。通常从宏观和微观两个方面来认识固相中的扩散。一方面，对固体中物质流动和浓度变化进行实验观测和理论分析，得出扩散元素浓度随扩散时间和距离变化的关系，以讨论固相中各种物理和化学过程。另一方面，对扩散微观机理进行研究，把扩散现象与晶体中缺陷运动联系起来，建立各种扩散机理的模型。
③固相化学反应。在固相内和固相之间的化学反应中 ，物质、电荷和能量的迁移是通过晶格振动、缺陷运动和价态变化进行的。原子或离子的扩散是固相化学反应的关键步骤，固相反应速率受扩散的制约，固相反应中反应物的形态和结构，例如物质的粒度、孔隙度、接触面积等，对于反应速率有很大的影响。将反应物磨细并混合均匀，或者预先压制成团，能够增大反应物互相接触的面积，使扩散容易进行。固相化学反应已广泛应用于集成电路制作等领域。