Miért gyorsabb a Si és a NaOH reakciósebessége, mint a SiO2?

Miért a reakciósebességeszilíciuma nátrium-hidroxid pedig felülmúlhatja a szilícium-dioxidét, az alábbi szempontok szerint elemezhető:

Különbség a kémiai kötések energiájában

▪ Szilícium és nátrium-hidroxid reakciója: Amikor a szilícium nátrium-hidroxiddal reagál, a szilícium atomok közötti Si-Si kötés energiája mindössze 176 kJ/mol. A Si-Si kötés a reakció során megszakad, ami viszonylag könnyebben felszakad. Kinetikai szempontból a reakció könnyebben lefolytatható.

▪ Szilícium-dioxid és nátrium-hidroxid reakciója: A szilícium-dioxidban lévő szilícium- és oxigénatomok közötti Si-O kötés energiája 460 kJ/mol, ami viszonylag magas. A Si-O kötés felszakításához a reakció során nagyobb energia szükséges, ezért a reakció viszonylag nehezen megy végbe, és a reakció sebessége lassú.

NaOH

Különböző reakciómechanizmusok

▪ A szilícium reakcióba lép nátrium-hidroxiddal: A szilícium először vízzel reagálva reagál nátrium-hidroxiddal, így hidrogén és kovasav keletkezik, majd a kovasav reakcióba lép a nátrium-hidroxiddal, így nátrium-szilikát és víz keletkezik. A reakció során a szilícium és a víz reakciója során hő szabadul fel, ami elősegítheti a molekula mozgását, ezáltal jobb kinetikai környezetet teremtve a reakcióhoz, és felgyorsul a reakció sebessége.

▪ A szilícium-dioxid reakcióba lép nátrium-hidroxiddal: A szilícium-dioxid a nátrium-hidroxiddal reagál először vízzel reagálva kovasavat hozva létre, majd a kovasav nátrium-hidroxiddal reagálva nátrium-szilikátot hoz létre. A szilícium-dioxid és a víz reakciója rendkívül lassú, és a reakciófolyamat alapvetően nem bocsát ki hőt. Kinetikai szempontból nem kedvez a gyors reakciónak.

Si

Különböző anyagszerkezetek

▪ Szilícium szerkezet:Szilíciumbizonyos kristályszerkezettel rendelkezik, és vannak bizonyos rések és viszonylag gyenge kölcsönhatások az atomok között, ami megkönnyíti a nátrium-hidroxid-oldat érintkezését és reakcióját a szilícium atomokkal.

▪ Felépítéseszilíciumdioxid:szilíciuma dioxid stabil térhálózati szerkezettel rendelkezik.SzilíciumAz atomok és az oxigénatomok kovalens kötésekkel szorosan kötődnek, így kemény és stabil kristályszerkezetet alkotnak. A nátrium-hidroxid-oldat nehezen hatol be a belsejébe, és teljesen érintkezik a szilícium atomokkal, ami megnehezíti a gyors reakciót. Csak a szilícium-dioxid részecskék felületén lévő szilícium atomok tudnak reagálni nátrium-hidroxiddal, korlátozva a reakció sebességét.

SiO2

Feltételek hatása

▪ Szilícium reakciója nátrium-hidroxiddal: Melegítési körülmények között a szilícium reakciósebessége nátrium-hidroxiddal jelentősen felgyorsul, és a reakció általában zökkenőmentesen megy végbe magas hőmérsékleten.

▪ Szilícium-dioxid reakciója nátrium-hidroxiddal: A szilícium-dioxid reakciója nátrium-hidroxid oldattal szobahőmérsékleten nagyon lassú. Általában a reakció sebessége javul zord körülmények között, például magas hőmérsékleten és tömény nátrium-hidroxid-oldatban.


Feladás időpontja: 2024. december 10
WhatsApp online csevegés!