Si, NaOH എന്നിവയുടെ പ്രതികരണ നിരക്ക് SiO2 നേക്കാൾ വേഗതയുള്ളത് എന്തുകൊണ്ട്?

എന്തുകൊണ്ടാണ് പ്രതികരണ നിരക്ക്സിലിക്കൺസോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡിന് സിലിക്കൺ ഡയോക്സൈഡിനെ മറികടക്കാൻ കഴിയും, ഇനിപ്പറയുന്ന വശങ്ങളിൽ നിന്ന് വിശകലനം ചെയ്യാം:

കെമിക്കൽ ബോണ്ട് ഊർജ്ജത്തിലെ വ്യത്യാസം

▪ സിലിക്കണിൻ്റെയും സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡിൻ്റെയും പ്രതിപ്രവർത്തനം: സിലിക്കൺ സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ, സിലിക്കൺ ആറ്റങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള Si-Si ബോണ്ട് ഊർജ്ജം 176kJ/mol മാത്രമാണ്. പ്രതികരണ സമയത്ത് Si-Si ബോണ്ട് തകരുന്നു, ഇത് തകർക്കാൻ താരതമ്യേന എളുപ്പമാണ്. ഒരു ചലനാത്മക വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, പ്രതികരണം തുടരാൻ എളുപ്പമാണ്.

▪ സിലിക്കൺ ഡയോക്സൈഡിൻ്റെയും സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡിൻ്റെയും പ്രതിപ്രവർത്തനം: സിലിക്കൺ ആറ്റങ്ങളും ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങളും തമ്മിലുള്ള Si-O ബോണ്ട് ഊർജ്ജം 460kJ/mol ആണ്, ഇത് താരതമ്യേന ഉയർന്നതാണ്. പ്രതികരണ സമയത്ത് Si-O ബോണ്ട് തകർക്കാൻ ഉയർന്ന ഊർജ്ജം ആവശ്യമാണ്, അതിനാൽ പ്രതികരണം സംഭവിക്കുന്നത് താരതമ്യേന ബുദ്ധിമുട്ടാണ്, പ്രതികരണ നിരക്ക് മന്ദഗതിയിലാണ്.

വ്യത്യസ്ത പ്രതികരണ സംവിധാനങ്ങൾ

▪ സിലിക്കൺ സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു: സിലിക്കൺ ആദ്യം സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് ഹൈഡ്രജനും സിലിസിക് ആസിഡും ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, തുടർന്ന് സിലിസിക് ആസിഡ് സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് സോഡിയം സിലിക്കേറ്റും വെള്ളവും ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഈ പ്രതിപ്രവർത്തന സമയത്ത്, സിലിക്കണും വെള്ളവും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം താപം പുറത്തുവിടുന്നു, ഇത് തന്മാത്രാ ചലനത്തെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു, അതുവഴി പ്രതികരണത്തിന് മികച്ച ചലനാത്മക അന്തരീക്ഷം സൃഷ്ടിക്കുകയും പ്രതികരണ നിരക്ക് ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

▪ സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു: സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ആദ്യം സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് സിലിസിക് ആസിഡ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, തുടർന്ന് സിലിസിക് ആസിഡ് സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് സോഡിയം സിലിക്കേറ്റ് ഉണ്ടാക്കുന്നു. സിലിക്കൺ ഡയോക്സൈഡും വെള്ളവും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം വളരെ മന്ദഗതിയിലാണ്, പ്രതികരണ പ്രക്രിയ അടിസ്ഥാനപരമായി ചൂട് പുറത്തുവിടുന്നില്ല. ഒരു ചലനാത്മക വീക്ഷണകോണിൽ, ഇത് ഒരു ദ്രുത പ്രതികരണത്തിന് അനുയോജ്യമല്ല.

വ്യത്യസ്ത മെറ്റീരിയൽ ഘടനകൾ

▪ സിലിക്കൺ ഘടന:സിലിക്കൺഒരു നിശ്ചിത ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയുണ്ട്, കൂടാതെ ആറ്റങ്ങൾക്കിടയിൽ ചില വിടവുകളും താരതമ്യേന ദുർബലമായ ഇടപെടലുകളും ഉണ്ട്, ഇത് സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് ലായനിക്ക് സിലിക്കൺ ആറ്റങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെടാനും പ്രതികരിക്കാനും എളുപ്പമാക്കുന്നു.

▪ ഘടനസിലിക്കൺഡയോക്സൈഡ്:സിലിക്കൺഡയോക്സൈഡിന് സ്ഥിരമായ ഒരു സ്പേഷ്യൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് ഘടനയുണ്ട്.സിലിക്കൺആറ്റങ്ങളും ഓക്‌സിജൻ ആറ്റങ്ങളും കോവാലൻ്റ് ബോണ്ടുകളാൽ ദൃഡമായി ബന്ധിപ്പിച്ച് കഠിനവും സുസ്ഥിരവുമായ ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന ഉണ്ടാക്കുന്നു. സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് ലായനി അതിൻ്റെ ഉള്ളിലേക്ക് തുളച്ചുകയറാനും സിലിക്കൺ ആറ്റങ്ങളുമായി പൂർണ്ണമായി സമ്പർക്കം പുലർത്താനും പ്രയാസമാണ്, ഇത് ദ്രുത പ്രതികരണത്തിന് ബുദ്ധിമുട്ടുണ്ടാക്കുന്നു. സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് കണങ്ങളുടെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള സിലിക്കൺ ആറ്റങ്ങൾക്ക് മാത്രമേ സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയൂ, ഇത് പ്രതികരണ നിരക്ക് പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.

വ്യവസ്ഥകളുടെ പ്രഭാവം

▪ സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡുമായുള്ള സിലിക്കണിൻ്റെ പ്രതിപ്രവർത്തനം: ചൂടാക്കൽ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് ലായനിയുള്ള സിലിക്കണിൻ്റെ പ്രതിപ്രവർത്തന നിരക്ക് ഗണ്യമായി ത്വരിതപ്പെടുത്തും, കൂടാതെ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ പ്രതികരണം സാധാരണയായി സുഗമമായി തുടരും.

▪ സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡുമായുള്ള സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിൻ്റെ പ്രതിപ്രവർത്തനം: സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് ലായനിയുമായി സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിൻ്റെ പ്രതിപ്രവർത്തനം ഊഷ്മാവിൽ വളരെ മന്ദഗതിയിലാണ്. സാധാരണഗതിയിൽ, ഉയർന്ന താപനിലയും സാന്ദ്രീകൃത സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് ലായനിയും പോലുള്ള കഠിനമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ പ്രതികരണ നിരക്ക് മെച്ചപ്പെടും.