Si ಮತ್ತು NaOH ನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರವು SiO2 ಗಿಂತ ಏಕೆ ವೇಗವಾಗಿದೆ?

ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರ ಏಕೆಸಿಲಿಕಾನ್ಮತ್ತು ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಮೀರಿಸುತ್ತದೆ ಈ ಕೆಳಗಿನ ಅಂಶಗಳಿಂದ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಬಹುದು:

ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಂಧ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸ

▪ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತು ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ: ಸಿಲಿಕಾನ್ ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿದಾಗ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವಿನ Si-Si ಬಂಧದ ಶಕ್ತಿಯು ಕೇವಲ 176kJ/mol ಆಗಿದೆ. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ Si-Si ಬಂಧವು ಒಡೆಯುತ್ತದೆ, ಇದು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಮುರಿಯಲು ಸುಲಭವಾಗಿದೆ. ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಿಂದ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಮುಂದುವರಿಯಲು ಸುಲಭವಾಗಿದೆ.

▪ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ: ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕ ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವಿನ Si-O ಬಂಧದ ಶಕ್ತಿಯು 460kJ/mol ಆಗಿದೆ, ಇದು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ Si-O ಬಂಧವನ್ನು ಮುರಿಯಲು ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸಂಭವಿಸುವುದು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರವು ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ವಿಭಿನ್ನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳು

▪ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ: ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಸಿಕ್ ಆಮ್ಲವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮೊದಲು ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಸಿಲಿಸಿಕ್ ಆಮ್ಲವು ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿ ಸೋಡಿಯಂ ಸಿಲಿಕೇಟ್ ಮತ್ತು ನೀರನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತು ನೀರಿನ ನಡುವಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಶಾಖವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಆಣ್ವಿಕ ಚಲನೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗೆ ಉತ್ತಮ ಚಲನಶೀಲ ವಾತಾವರಣವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರವನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

▪ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ: ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಮೊದಲು ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿ ಸಿಲಿಸಿಕ್ ಆಮ್ಲವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ನೀರಿನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಸಿಲಿಸಿಕ್ ಆಮ್ಲವು ಸೋಡಿಯಂ ಸಿಲಿಕೇಟ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ನೀರಿನ ನಡುವಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಅತ್ಯಂತ ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಮೂಲತಃ ಶಾಖವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ. ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಿಂದ, ಇದು ತ್ವರಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗೆ ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿಲ್ಲ.

ವಿವಿಧ ವಸ್ತು ರಚನೆಗಳು

▪ ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಚನೆ:ಸಿಲಿಕಾನ್ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಮತ್ತು ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವೆ ಕೆಲವು ಅಂತರಗಳು ಮತ್ತು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದುರ್ಬಲವಾದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ದ್ರಾವಣವು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲು ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಲು ಸುಲಭವಾಗುತ್ತದೆ.

▪ ರಚನೆಸಿಲಿಕಾನ್ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್:ಸಿಲಿಕಾನ್ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಸ್ಥಿರವಾದ ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ಜಾಲ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.ಸಿಲಿಕಾನ್ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕ ಪರಮಾಣುಗಳು ಕೋವೆಲನ್ಸಿಯ ಬಂಧಗಳಿಂದ ಬಿಗಿಯಾಗಿ ಬಂಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ ಮತ್ತು ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾದ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ದ್ರಾವಣವು ಅದರ ಒಳಭಾಗಕ್ಕೆ ತೂರಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಸಂಪರ್ಕಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ತ್ವರಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ತೊಂದರೆ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಕಣಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿರುವ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪರಮಾಣುಗಳು ಮಾತ್ರ ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಬಹುದು, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರವನ್ನು ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಪರಿಣಾಮ

▪ ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ: ತಾಪನ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ದ್ರಾವಣದೊಂದಿಗೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರವು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ವೇಗಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸರಾಗವಾಗಿ ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತದೆ.

▪ ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ನೊಂದಿಗೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ: ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ದ್ರಾವಣದೊಂದಿಗೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ತುಂಬಾ ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ದ್ರಾವಣದಂತಹ ಕಠಿಣ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.