Что такое твердотельная реакция?

Твердофазная реакция, также называемая реакцией сухого носителя или реакцией без растворителя, представляет собой химическую реакцию, в которой растворители не используются. В обычной реакции реагирующие агенты, также называемые реагентами, помещают в растворитель до того, как реакция может иметь место. Эти реагенты реагируют с образованием нового вещества. После завершения реакции ученые могут удалить новый продукт из растворителя. Твердофазная реакция, однако, позволяет реагентам химически реагировать без присутствия растворителя.

Преимущества твердотельных реакций распространяются на многие отрасли промышленности. Это важно для экономики, потому что устранение растворителей означает, что продукты будут стоить дешевле. Это, в свою очередь, сделает эти продукты дешевле для покупки. При обычных реакциях ученым необходимо удалить остаточный растворитель из полученного продукта после завершения реакции. Производство материалов из твердофазной реакции будет означать, что ученые могут обойти процесс очистки.

Исключение растворителя из реакции означает, что в твердофазной реакции образуется больше продукта, чем в обычной реакции. Это также более экологично. Поскольку растворителя нет, в конце реакции отходы не удаляются.

Примером твердотельной реакции, революционизирующей другие отрасли промышленности, является разработка перерабатываемого катализатора. Этот катализатор может быть полностью удален и повторно использован в конце реакции. Катализатор сначала растворяется в реагентах. Как только реагенты вводят друг в друга, катализатор медленно осаждается в липкое твердое вещество. Реагенты способны полностью реагировать друг с другом, и катализатор отделяется от полученных продуктов и может быть отделен и переработан.

Существует несколько условий, при которых может происходить твердофазная реакция. Технологии печи используют высокие температуры, чтобы стимулировать реакции без растворителей. В технике плавления реагенты расплавляются вместе. Расплавленные реагенты взаимодействуют в жидком состоянии и превращаются в пасту, которая затем затвердевает в твердое вещество. Некоторые реагенты обладают высокой реакционной способностью в присутствии газа. Поэтому ученые подвергают вещество воздействию потока химически активного газа. Этот процесс называется газовой реакцией.

Хотя есть много преимуществ для развития твердотельных реакций, есть также много недостатков. Идеальный процесс должен приводить к гомогенному или однородному веществу, а некоторые твердофазные реакции - нет. Кроме того, эти реакции по очевидным причинам бесполезны для реакций, требующих растворителей.