Kodėl reakcijos greitissilicioir natrio hidroksidas gali pranokti silicio dioksidą gali būti analizuojamas šiais aspektais:
Cheminių jungčių energijos skirtumas
▪ Silicio ir natrio hidroksido reakcija: Kai silicis reaguoja su natrio hidroksidu, Si-Si jungties energija tarp silicio atomų yra tik 176 kJ/mol. Reakcijos metu nutrūksta Si-Si jungtis, kuri yra santykinai lengviau nutraukiama. Kinetiniu požiūriu reakcija vyksta lengviau.
▪ Silicio dioksido ir natrio hidroksido reakcija: Si-O jungties energija tarp silicio atomų ir deguonies atomų silicio diokside yra 460kJ/mol, o tai yra gana aukšta. Norint nutraukti Si-O ryšį reakcijos metu, reikia didesnės energijos, todėl reakcija vyksta gana sunkiai, o reakcijos greitis yra lėtas.
Skirtingi reakcijos mechanizmai
▪ Silicis reaguoja su natrio hidroksidu: Silicis reaguoja su natrio hidroksidu pirmiausia reaguodamas su vandeniu, kad susidarytų vandenilis ir silicio rūgštis, tada silicio rūgštis reaguoja su natrio hidroksidu, kad susidarytų natrio silikatas ir vanduo. Šios reakcijos metu reakcija tarp silicio ir vandens išskiria šilumą, kuri gali paskatinti molekulinį judėjimą, taip sukuriant geresnę kinetinę aplinką reakcijai ir pagreitinant reakcijos greitį.
▪ Silicio dioksidas reaguoja su natrio hidroksidu: Silicio dioksidas reaguoja su natrio hidroksidu pirmiausia reaguodamas su vandeniu, kad susidarytų silicio rūgštis, tada silicio rūgštis reaguoja su natrio hidroksidu ir susidaro natrio silikatas. Reakcija tarp silicio dioksido ir vandens yra labai lėta, o reakcijos procesas iš esmės neišskiria šilumos. Kinetiniu požiūriu tai nėra palanki greitai reakcijai.
Įvairios medžiagų struktūros
▪ Silicio struktūra:Silicisturi tam tikrą kristalinę struktūrą, yra tam tikrų tarpų ir santykinai silpnos atomų sąveikos, todėl natrio hidroksido tirpalas lengviau kontaktuoja ir reaguoja su silicio atomais.
▪ Struktūrasiliciodioksidas:siliciodioksidas turi stabilią erdvinio tinklo struktūrą.Silicisatomai ir deguonies atomai yra glaudžiai surišti kovalentiniais ryšiais, kad susidarytų kieta ir stabili kristalų struktūra. Natrio hidroksido tirpalui sunku prasiskverbti į jo vidų ir visiškai susisiekti su silicio atomais, todėl sunku greitai reaguoti. Tik silicio atomai, esantys silicio dioksido dalelių paviršiuje, gali reaguoti su natrio hidroksidu, ribojant reakcijos greitį.
Sąlygų poveikis
▪ Silicio reakcija su natrio hidroksidu: Šildymo sąlygomis silicio reakcijos su natrio hidroksido tirpalu greitis bus žymiai pagreitintas, o reakcija paprastai gali vykti sklandžiai aukštoje temperatūroje.
▪ Silicio dioksido reakcija su natrio hidroksidu: Kambario temperatūroje silicio dioksido reakcija su natrio hidroksido tirpalu vyksta labai lėtai. Paprastai reakcijos greitis pagerės esant atšiaurioms sąlygoms, tokioms kaip aukšta temperatūra ir koncentruotas natrio hidroksido tirpalas.
Paskelbimo laikas: 2024-12-10