Por que a velocidade de reacción de Si e NaOH é máis rápida que SiO2?

Por que a velocidade de reacción desilicioe o hidróxido de sodio pode superar ao do dióxido de silicio pódese analizar dende os seguintes aspectos:

Diferenza na enerxía de enlace químico

▪ Reacción de silicio e hidróxido de sodio: cando o silicio reacciona co hidróxido de sodio, a enerxía de enlace Si-Si entre os átomos de silicio é de só 176 kJ/mol. O enlace Si-Si rompe durante a reacción, que é relativamente máis fácil de romper. Desde o punto de vista cinético, a reacción é máis fácil de proceder.

▪ Reacción do dióxido de silicio e hidróxido de sodio: a enerxía de enlace Si-O entre os átomos de silicio e os de osíxeno no dióxido de silicio é de 460 kJ/mol, o que é relativamente alto. Precísase máis enerxía para romper o enlace Si-O durante a reacción, polo que a reacción é relativamente difícil de producirse e a velocidade de reacción é lenta.

Diferentes mecanismos de reacción

▪ O silicio reacciona co hidróxido de sodio: o silicio reacciona primeiro co hidróxido de sodio ao reaccionar coa auga para xerar hidróxeno e ácido silícico, despois o ácido silícico reacciona co hidróxido de sodio para xerar silicato de sodio e auga. Durante esta reacción, a reacción entre o silicio e a auga libera calor, que pode promover o movemento molecular, creando así un mellor ambiente cinético para a reacción e acelerando a velocidade de reacción.

▪ O dióxido de silicio reacciona co hidróxido de sodio: o dióxido de silicio reacciona primeiro co hidróxido de sodio ao reaccionar coa auga para xerar ácido silícico, despois o ácido silícico reacciona co hidróxido de sodio para xerar silicato de sodio. A reacción entre o dióxido de silicio e a auga é extremadamente lenta e o proceso de reacción basicamente non libera calor. Desde o punto de vista cinético, non é propicio para unha reacción rápida.

Diferentes estruturas materiais

▪ Estrutura de silicio:Silicioten unha certa estrutura cristalina, e hai certas lagoas e interaccións relativamente débiles entre os átomos, o que facilita que a solución de hidróxido de sodio entre en contacto e reaccione cos átomos de silicio.

▪ Estrutura desiliciodióxido:silicioo dióxido ten unha estrutura de rede espacial estable.Silicioos átomos e os átomos de osíxeno están fortemente unidos por enlaces covalentes para formar unha estrutura cristalina dura e estable. É difícil que a solución de hidróxido de sodio penetre no seu interior e entre totalmente en contacto cos átomos de silicio, o que provoca dificultades na reacción rápida. Só os átomos de silicio na superficie das partículas de dióxido de silicio poden reaccionar co hidróxido de sodio, limitando a velocidade de reacción.

Efecto das condicións

▪ Reacción do silicio con hidróxido de sodio: en condicións de quecemento, a velocidade de reacción do silicio coa solución de hidróxido de sodio acelerarase significativamente e, en xeral, a reacción pode desenvolverse sen problemas a altas temperaturas.

▪ Reacción do dióxido de silicio co hidróxido de sodio: a reacción do dióxido de silicio coa solución de hidróxido de sodio é moi lenta a temperatura ambiente. Normalmente, a velocidade de reacción mellorarase en condicións duras, como alta temperatura e solución concentrada de hidróxido de sodio.