Зошто брзината на реакција на Si и NaOH е побрза од SiO2?

Зошто брзината на реакција насиликона натриум хидроксидот може да го надмине оној на силициум диоксидот може да се анализира од следниве аспекти:

Разлика во енергијата на хемиската врска

▪ Реакција на силициум и натриум хидроксид: кога силициумот реагира со натриум хидроксид, енергијата на врската Si-Si помеѓу атомите на силициумот е само 176 kJ/mol. Врската Si-Si се прекинува за време на реакцијата, што е релативно полесно да се прекине. Од кинетичка гледна точка, реакцијата е полесно да се продолжи.

▪ Реакција на силициум диоксид и натриум хидроксид: Енергијата на врската Si-O помеѓу атомите на силициум и атомите на кислород во силициум диоксидот е 460 kJ/mol, што е релативно висока. Потребна е поголема енергија за да се прекине врската Si-O за време на реакцијата, така што реакцијата е релативно тешко да се случи и брзината на реакцијата е бавна.

Различни механизми на реакција

▪ Силиконот реагира со натриум хидроксид: Силиконот реагира со натриум хидроксид прво со реакција со вода за да генерира водород и силициумова киселина, а потоа силициумската киселина реагира со натриум хидроксид за да генерира натриум силикат и вода. За време на оваа реакција, реакцијата помеѓу силициумот и водата ослободува топлина, што може да го поттикне молекуларното движење, а со тоа да создаде подобра кинетичка средина за реакцијата и да ја забрза брзината на реакцијата.

▪ Силициум диоксид реагира со натриум хидроксид: силициум диоксидот реагира со натриум хидроксид прво со реакција со вода за да генерира силициумова киселина, а потоа силициумовата киселина реагира со натриум хидроксид за да генерира натриум силикат. Реакцијата помеѓу силициум диоксид и вода е исклучително бавна, а процесот на реакција во основа не ослободува топлина. Од кинетичка гледна точка, тоа не е погодно за брза реакција.

Различни материјални структури

▪ Силиконска структура:Силиконима одредена кристална структура и постојат одредени празнини и релативно слаби интеракции помеѓу атомите, што го олеснува контактот и реакцијата на растворот на натриум хидроксид со атомите на силициум.

▪ Структура насиликондиоксид:силикондиоксидот има стабилна структура на просторна мрежа.Силиконатомите и атомите на кислород се цврсто врзани со ковалентни врски за да формираат тврда и стабилна кристална структура. Тешко е растворот на натриум хидроксид да навлезе во неговата внатрешност и целосно да контактира со атоми на силициум, што резултира со тешкотии во брзата реакција. Само атоми на силициум на површината на честичките од силициум диоксид можат да реагираат со натриум хидроксид, ограничувајќи ја брзината на реакција.

Ефект на условите

▪ Реакција на силициум со натриум хидроксид: во услови на загревање, брзината на реакција на силициумот со раствор на натриум хидроксид значително ќе се забрза, а реакцијата генерално може да продолжи непречено на високи температури.

▪ Реакција на силициум диоксид со натриум хидроксид: Реакцијата на силициум диоксид со раствор на натриум хидроксид е многу бавна на собна температура. Обично, брзината на реакцијата ќе се подобри при тешки услови како што се висока температура и концентриран раствор на натриум хидроксид.