固態反應（solid-state reaction）

我們遇到的多數化學反應發生在液體或氣體中，反應物在其中自由游動、碰撞。固態反應是發生在永不熔化的固體之間的化學反應：兩種粉末壓在一起加熱，在它們顆粒相觸之處反應，原子從一顆晶粒爬進另一顆，搭建出新化合物。它是製造陶瓷粉體的主力路徑——混合氧化物、燒成，讓原子在固體中彼此找到對方。

經典的例子是以混合氧化物合成尖晶石：MgO 加 Al2O3 生成 MgAl2O4。在一顆 MgO 顆粒觸及一顆 Al2O3 顆粒之處，兩種氧化物在界面反應，形成一層薄薄的尖晶石皮。但現在反應物被它們剛做出來的產物隔開了，要繼續反應，離子就必須擴散穿過那層尖晶石——鎂離子與鋁離子以電荷平衡（雙極）的方式交換著穿越它。隨著產物層增厚，擴散路徑變長、反應變慢。這正是固態反應的決定性特徵：它受限的不是界面上的化學，而是穿過一道不斷增厚的屏障的緩慢固態擴散，這也是為什麼它需要高溫與長時間。

因為擴散定下步調，固態反應受一切主宰擴散的因素支配：溫度（透過阿瑞尼士 D）、速率控制物種，尤其是接觸面積與擴散距離。這就是為什麼陶瓷工作者把反應物磨細（更多接觸、更短路徑）、壓成緊密接觸，並常常煆燒、再磨、再燒，以打碎產物層、露出新鮮的反應物。誠實的界限：固態反應只有在動力學允許時才達到平衡，所以反應不完全、剩下沒反應的反應物是家常便飯，而較細的化學路徑（共沉澱、溶膠-凝膠）之所以存在，正是為了把原料混合到原子尺度、繞開那漫長的擴散距離。