Γιατί ο ρυθμός αντίδρασης τουπυρίτιοκαι το υδροξείδιο του νατρίου μπορεί να ξεπεράσει αυτό του διοξειδίου του πυριτίου μπορεί να αναλυθεί από τις ακόλουθες πτυχές:
Διαφορά στην ενέργεια των χημικών δεσμών
▪ Αντίδραση πυριτίου και υδροξειδίου του νατρίου: Όταν το πυρίτιο αντιδρά με το υδροξείδιο του νατρίου, η ενέργεια του δεσμού Si-Si μεταξύ των ατόμων πυριτίου είναι μόνο 176 kJ/mol. Ο δεσμός Si-Si σπάει κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, η οποία είναι σχετικά πιο εύκολο να σπάσει. Από κινητική άποψη, η αντίδραση είναι ευκολότερο να προχωρήσει.
▪ Αντίδραση διοξειδίου του πυριτίου και υδροξειδίου του νατρίου: Η ενέργεια του δεσμού Si-O μεταξύ των ατόμων πυριτίου και των ατόμων οξυγόνου στο διοξείδιο του πυριτίου είναι 460 kJ/mol, που είναι σχετικά υψηλή. Χρειάζεται μεγαλύτερη ενέργεια για να σπάσει ο δεσμός Si-O κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, επομένως η αντίδραση είναι σχετικά δύσκολο να συμβεί και ο ρυθμός αντίδρασης είναι αργός.
Διαφορετικοί μηχανισμοί αντίδρασης
▪ Το πυρίτιο αντιδρά με το υδροξείδιο του νατρίου: Το πυρίτιο αντιδρά με το υδροξείδιο του νατρίου πρώτα αντιδρώντας με το νερό για να δημιουργήσει υδρογόνο και πυριτικό οξύ, στη συνέχεια το πυριτικό οξύ αντιδρά με το υδροξείδιο του νατρίου για να δημιουργήσει πυριτικό νάτριο και νερό. Κατά τη διάρκεια αυτής της αντίδρασης, η αντίδραση μεταξύ πυριτίου και νερού απελευθερώνει θερμότητα, η οποία μπορεί να προωθήσει τη μοριακή κίνηση, δημιουργώντας έτσι ένα καλύτερο κινητικό περιβάλλον για την αντίδραση και επιταχύνοντας τον ρυθμό αντίδρασης.
▪ Το διοξείδιο του πυριτίου αντιδρά με το υδροξείδιο του νατρίου: Το διοξείδιο του πυριτίου αντιδρά με το υδροξείδιο του νατρίου πρώτα αντιδρώντας με το νερό για να δημιουργήσει πυριτικό οξύ, στη συνέχεια το πυριτικό οξύ αντιδρά με το υδροξείδιο του νατρίου για να δημιουργήσει πυριτικό νάτριο. Η αντίδραση μεταξύ διοξειδίου του πυριτίου και νερού είναι εξαιρετικά αργή και η διαδικασία αντίδρασης βασικά δεν απελευθερώνει θερμότητα. Από κινητικής άποψης, δεν ευνοεί την ταχεία αντίδραση.
Διαφορετικές δομές υλικών
▪ Δομή πυριτίου:Πυρίτιοέχει μια ορισμένη κρυσταλλική δομή και υπάρχουν ορισμένα κενά και σχετικά αδύναμες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ατόμων, γεγονός που διευκολύνει το διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου να έρθει σε επαφή και να αντιδράσει με άτομα πυριτίου.
▪ Δομή τουπυρίτιοδιοξίδιο:πυρίτιοΤο διοξείδιο έχει μια σταθερή δομή χωρικού δικτύου.Πυρίτιοάτομα και άτομα οξυγόνου συνδέονται στενά με ομοιοπολικούς δεσμούς για να σχηματίσουν μια σκληρή και σταθερή κρυσταλλική δομή. Είναι δύσκολο για το διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου να διεισδύσει στο εσωτερικό του και να έρθει σε πλήρη επαφή με τα άτομα πυριτίου, με αποτέλεσμα τη δυσκολία στην ταχεία αντίδραση. Μόνο τα άτομα πυριτίου στην επιφάνεια των σωματιδίων διοξειδίου του πυριτίου μπορούν να αντιδράσουν με το υδροξείδιο του νατρίου, περιορίζοντας τον ρυθμό αντίδρασης.
Επίδραση των συνθηκών
▪ Αντίδραση πυριτίου με υδροξείδιο του νατρίου: Υπό συνθήκες θέρμανσης, ο ρυθμός αντίδρασης του πυριτίου με διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου θα επιταχυνθεί σημαντικά και η αντίδραση μπορεί γενικά να προχωρήσει ομαλά σε υψηλές θερμοκρασίες.
▪ Αντίδραση διοξειδίου του πυριτίου με υδροξείδιο του νατρίου: Η αντίδραση διοξειδίου του πυριτίου με διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου είναι πολύ αργή σε θερμοκρασία δωματίου. Συνήθως, ο ρυθμός αντίδρασης θα βελτιωθεί υπό σκληρές συνθήκες όπως υψηλή θερμοκρασία και συμπυκνωμένο διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου.
Ώρα δημοσίευσης: Δεκ-10-2024