Hvorfor er reaktionshastigheden af ​​Si og NaOH hurtigere end SiO2?

Hvorfor reaktionshastigheden påsiliciumog natriumhydroxid kan overgå det for siliciumdioxid, kan analyseres ud fra følgende aspekter:

Forskel i kemisk bindingsenergi

▪ Reaktion af silicium og natriumhydroxid: Når silicium reagerer med natriumhydroxid, er Si-Si-bindingsenergien mellem siliciumatomer kun 176 kJ/mol. Si-Si-bindingen brydes under reaktionen, hvilket er relativt nemmere at bryde. Fra et kinetisk synspunkt er reaktionen lettere at fortsætte.

▪ Reaktion af siliciumdioxid og natriumhydroxid: Si-O-bindingsenergien mellem siliciumatomer og oxygenatomer i siliciumdioxid er 460 kJ/mol, hvilket er relativt højt. Det kræver højere energi at bryde Si-O-bindingen under reaktionen, så reaktionen er relativt svær at finde sted, og reaktionshastigheden er langsom.

NaOH

Forskellige reaktionsmekanismer

▪ Silicium reagerer med natriumhydroxid: Silicium reagerer med natriumhydroxid først ved at reagere med vand for at danne brint og kiselsyre, derefter reagerer kiselsyre med natriumhydroxid for at danne natriumsilicat og vand. Under denne reaktion frigiver reaktionen mellem silicium og vand varme, som kan fremme molekylær bevægelse og derved skabe et bedre kinetisk miljø for reaktionen og accelerere reaktionshastigheden.

▪ Siliciumdioxid reagerer med natriumhydroxid: Siliciumdioxid reagerer med natriumhydroxid først ved at reagere med vand for at danne kiselsyre, derefter reagerer kiselsyre med natriumhydroxid for at danne natriumsilicat. Reaktionen mellem siliciumdioxid og vand er ekstremt langsom, og reaktionsprocessen frigiver stort set ikke varme. Fra et kinetisk synspunkt er det ikke befordrende for en hurtig reaktion.

Si

Forskellige materialestrukturer

▪ Siliciumstruktur:Siliciumhar en vis krystalstruktur, og der er visse huller og relativt svage interaktioner mellem atomer, hvilket gør det lettere for natriumhydroxidopløsning at komme i kontakt med og reagere med siliciumatomer.

▪ Struktur afsiliciumdioxid:siliciumdioxid har en stabil rumlig netværksstruktur.Siliciumatomer og oxygenatomer er tæt bundet af kovalente bindinger for at danne en hård og stabil krystalstruktur. Det er vanskeligt for natriumhydroxidopløsning at trænge ind i dens indre og komme i fuld kontakt med siliciumatomer, hvilket resulterer i vanskeligheder med hurtig reaktion. Kun siliciumatomer på overfladen af ​​siliciumdioxidpartikler kan reagere med natriumhydroxid, hvilket begrænser reaktionshastigheden.

SiO2

Virkning af forhold

▪ Reaktion af silicium med natriumhydroxid: Under opvarmningsbetingelser vil reaktionshastigheden af ​​silicium med natriumhydroxidopløsning blive væsentligt accelereret, og reaktionen kan generelt forløbe jævnt ved høje temperaturer.

▪ Reaktion af siliciumdioxid med natriumhydroxid: Reaktionen af ​​siliciumdioxid med natriumhydroxidopløsning er meget langsom ved stuetemperatur. Normalt vil reaktionshastigheden blive forbedret under barske forhold, såsom høj temperatur og koncentreret natriumhydroxidopløsning.


Indlægstid: 10-12-2024
WhatsApp online chat!