Pourquoi la vitesse de réaction du Si et du NaOH est plus rapide que celle du SiO2 ?

Pourquoi la vitesse de réaction desiliciumet l'hydroxyde de sodium peut surpasser celui du dioxyde de silicium et peut être analysé sous les aspects suivants :

Différence d'énergie de liaison chimique

▪ Réaction du silicium et de l'hydroxyde de sodium : Lorsque le silicium réagit avec l'hydroxyde de sodium, l'énergie de la liaison Si-Si entre les atomes de silicium n'est que de 176 kJ/mol. La liaison Si-Si se rompt au cours de la réaction, ce qui est relativement plus facile à rompre. D'un point de vue cinétique, la réaction est plus facile à réaliser.

▪ Réaction du dioxyde de silicium et de l'hydroxyde de sodium : L'énergie de la liaison Si-O entre les atomes de silicium et les atomes d'oxygène dans le dioxyde de silicium est de 460 kJ/mol, ce qui est relativement élevé. Il faut plus d'énergie pour rompre la liaison Si-O pendant la réaction, la réaction est donc relativement difficile à se produire et la vitesse de réaction est lente.

Différents mécanismes de réaction

▪ Le silicium réagit avec l'hydroxyde de sodium : Le silicium réagit d'abord avec l'hydroxyde de sodium en réagissant avec l'eau pour générer de l'hydrogène et de l'acide silicique, puis l'acide silicique réagit avec l'hydroxyde de sodium pour générer du silicate de sodium et de l'eau. Au cours de cette réaction, la réaction entre le silicium et l'eau libère de la chaleur, ce qui peut favoriser le mouvement moléculaire, créant ainsi un meilleur environnement cinétique pour la réaction et accélérant la vitesse de réaction.

▪ Le dioxyde de silicium réagit avec l'hydroxyde de sodium : Le dioxyde de silicium réagit d'abord avec l'hydroxyde de sodium en réagissant avec l'eau pour générer de l'acide silicique, puis l'acide silicique réagit avec l'hydroxyde de sodium pour générer du silicate de sodium. La réaction entre le dioxyde de silicium et l’eau est extrêmement lente et le processus de réaction ne dégage pratiquement pas de chaleur. D’un point de vue cinétique, cela ne favorise pas une réaction rapide.

Différentes structures matérielles

▪ Structure du silicium :Siliciuma une certaine structure cristalline, et il existe certains espaces et interactions relativement faibles entre les atomes, ce qui facilite le contact et la réaction de la solution d'hydroxyde de sodium avec les atomes de silicium.

▪ Structure desiliciumdioxyde:siliciumle dioxyde a une structure de réseau spatial stable.Siliciumles atomes et les atomes d'oxygène sont étroitement liés par des liaisons covalentes pour former une structure cristalline dure et stable. Il est difficile pour la solution d'hydroxyde de sodium de pénétrer à l'intérieur et d'entrer entièrement en contact avec les atomes de silicium, ce qui rend difficile une réaction rapide. Seuls les atomes de silicium à la surface des particules de dioxyde de silicium peuvent réagir avec l'hydroxyde de sodium, limitant ainsi la vitesse de réaction.

Effet des conditions

▪ Réaction du silicium avec l'hydroxyde de sodium : Dans des conditions de chauffage, la vitesse de réaction du silicium avec la solution d'hydroxyde de sodium sera considérablement accélérée et la réaction peut généralement se dérouler sans problème à des températures élevées.

▪ Réaction du dioxyde de silicium avec la soude : La réaction du dioxyde de silicium avec la solution de soude est très lente à température ambiante. Habituellement, la vitesse de réaction sera améliorée dans des conditions difficiles telles qu’une température élevée et une solution concentrée d’hydroxyde de sodium.