kiinteäfaasi

Kiinteä faasi (kiinteä aineen tila) on tila, jossa aineen rakenne on pääosin järjestäytynyt ja jossa kappaleen muoto ja tilavuus säilyvät. Kiinteässä faasissa atomit tai molekyylit ovat rajoitetun liikkuvia ja muodostavat kiteitä tai verkostoja, joiden järjestys vaikuttaa tiheyteen, kovuuteen ja kulutuskestävyyteen. Ominaisuudet voivat olla hyvin erilaisia riippuen aineesta ja rakenteesta.

Kiinteää faasia voidaan luonnehtia kiteiseksi tai amorfiseksi. Kiteiset kiinteät faasit ovat pitkän aikavälin säännöllisen rakenneteen omaavia, kuten mineraalit ja metallit. Amorfit kiinteät faasit, kuten lasit, eivät osoita pitkäaikaista järjestystä. Kiinteät faasit voivat lisäksi sisältää useita polymorfisia muotoja, joissa sama aine esiintyy eri rakenteilla ja ominaisuuksilla.

Faasimuutokset voivat tapahtua lämpötilan tai paineen vaikutuksesta. Kiinteä faasi voi muuttua nesteeksi sulamisen kautta tai siirtyä toiseen kiinteään muotoon (polymorfia tai kiinteä-solid faasimuutos). Diffuusio kiinteässä faasissa on yleensä hidasta, mikä vaikuttaa esimerkiksi kiteen kasvuun, hiotaviin materiaaleihin ja kiinteä‑vaiheisiin reaktioihin. Kiinteän faasin tutkimuksessa korostuvat myös epäjatkuvat muodonmuutokset, kristallisoituminen ja faasieron diffuusio.

Sovellukset ja käyttökohteet ovat laajat: kiinteäfaasiyhteydessä tapahtuva kiinteä‑vaiheinen synteesi materiaalitekniikassa, kiinteä faasin aineiden karakterisointi sekä analyyttiset tekniikat kuten kiinteä faasin näytteiden puhdistus ja erottelu (solid-phase extraction). Kiinteän faasin tutkimus on keskeistä materiaalitieteessä, fysikaalisessa kemiassa ja sovelluksissa kuten lasit, keramikkat ja metalliseokset.

Tutkimuksessa kiinteästä faasista käytettyjä mittausmenetelmiä ovat muun muassa röntgendiffraktio (XRD) järjestyksen ja kiteisyyden arviointiin sekä differentiaalinen skannausthermianalyysi (DSC) faasimuutosten ja sulamispisteiden havaitsemiseksi. Elektronimikroskopia (SEM/TEM) tarjoaa karkeita kuvia kiinteän faasin rakenteesta.