Waarom is die reaksietempo van Si en NaOH vinniger as SiO2?

Hoekom die reaksietempo vansilikonen natriumhidroksied dié van silikondioksied kan oortref kan uit die volgende aspekte ontleed word:

Verskil in chemiese bindingsenergie

▪ Reaksie van silikon en natriumhidroksied: Wanneer silikon met natriumhidroksied reageer, is die Si-Si-bindingsenergie tussen silikonatome slegs 176kJ/mol. Die Si-Si-binding breek tydens die reaksie, wat relatief makliker is om te breek. Vanuit 'n kinetiese oogpunt is die reaksie makliker om voort te gaan.

▪ Reaksie van silikondioksied en natriumhidroksied: Die Si-O-bindingsenergie tussen silikonatome en suurstofatome in silikondioksied is 460kJ/mol, wat relatief hoog is. Dit neem hoër energie om die Si-O-binding tydens die reaksie te breek, dus is die reaksie relatief moeilik om plaas te vind en die reaksietempo is stadig.

Verskillende reaksiemeganismes

▪ Silikon reageer met natriumhidroksied: Silikon reageer eers met natriumhidroksied deur met water te reageer om waterstof en siliciensuur te genereer, dan reageer silicium met natriumhidroksied om natriumsilikaat en water te genereer. Tydens hierdie reaksie stel die reaksie tussen silikon en water hitte vry, wat molekulêre beweging kan bevorder en sodoende 'n beter kinetiese omgewing vir die reaksie skep en die reaksietempo versnel.

▪ Silikondioksied reageer met natriumhidroksied: Silikondioksied reageer eers met natriumhidroksied deur met water te reageer om siliciumsuur te genereer, dan reageer siliciumsuur met natriumhidroksied om natriumsilikaat te genereer. Die reaksie tussen silikondioksied en water is uiters stadig, en die reaksieproses stel basies nie hitte vry nie. Vanuit 'n kinetiese oogpunt is dit nie bevorderlik vir 'n vinnige reaksie nie.

Verskillende materiaal strukture

▪ Silikonstruktuur:Silikonhet 'n sekere kristalstruktuur, en daar is sekere gapings en relatief swak interaksies tussen atome, wat dit makliker maak vir natriumhidroksiedoplossing om in aanraking te kom en met silikonatome te reageer.

▪ Struktuur vansilikondioksied:silikondioksied het 'n stabiele ruimtelike netwerkstruktuur.Silikonatome en suurstofatome is styf gebind deur kovalente bindings om 'n harde en stabiele kristalstruktuur te vorm. Dit is moeilik vir natriumhidroksiedoplossing om in sy binnekant binne te dring en silikonatome ten volle in kontak te bring, wat lei tot moeilikheid om vinnig te reageer. Slegs silikonatome op die oppervlak van silikondioksieddeeltjies kan met natriumhidroksied reageer, wat die reaksietempo beperk.

Effek van toestande

▪ Reaksie van silikon met natriumhidroksied: Onder verhittingstoestande sal die reaksietempo van silikon met natriumhidroksiedoplossing aansienlik versnel word, en die reaksie kan oor die algemeen glad verloop by hoë temperature.

▪ Reaksie van silikondioksied met natriumhidroksied: Die reaksie van silikondioksied met natriumhidroksiedoplossing is baie stadig by kamertemperatuur. Gewoonlik sal die reaksietempo verbeter word onder strawwe toestande soos hoë temperatuur en gekonsentreerde natriumhidroksiedoplossing.