Mengapa kadar tindak balas bagisilikondan natrium hidroksida boleh mengatasi silikon dioksida boleh dianalisis dari aspek berikut:
Perbezaan tenaga ikatan kimia
▪ Tindak balas silikon dan natrium hidroksida: Apabila silikon bertindak balas dengan natrium hidroksida, tenaga ikatan Si-Si antara atom silikon hanyalah 176kJ/mol. Ikatan Si-Si terputus semasa tindak balas, yang agak mudah dipecahkan. Dari sudut pandangan kinetik, tindak balas lebih mudah untuk diteruskan.
▪ Tindak balas silikon dioksida dan natrium hidroksida: Tenaga ikatan Si-O antara atom silikon dan atom oksigen dalam silikon dioksida ialah 460kJ/mol, yang agak tinggi. Ia memerlukan tenaga yang lebih tinggi untuk memecahkan ikatan Si-O semasa tindak balas, jadi tindak balas agak sukar untuk berlaku dan kadar tindak balas adalah perlahan.
Mekanisme tindak balas yang berbeza
▪ Silikon bertindak balas dengan natrium hidroksida: Silikon bertindak balas dengan natrium hidroksida terlebih dahulu dengan bertindak balas dengan air untuk menghasilkan hidrogen dan asid silisik, kemudian asid silisik bertindak balas dengan natrium hidroksida untuk menghasilkan natrium silikat dan air. Semasa tindak balas ini, tindak balas antara silikon dan air membebaskan haba, yang boleh menggalakkan pergerakan molekul, dengan itu mewujudkan persekitaran kinetik yang lebih baik untuk tindak balas dan mempercepatkan kadar tindak balas.
▪ Silikon dioksida bertindak balas dengan natrium hidroksida: Silikon dioksida bertindak balas dengan natrium hidroksida terlebih dahulu dengan bertindak balas dengan air untuk menghasilkan asid silisik, kemudian asid silisik bertindak balas dengan natrium hidroksida untuk menghasilkan natrium silikat. Tindak balas antara silikon dioksida dan air adalah sangat perlahan, dan proses tindak balas pada dasarnya tidak membebaskan haba. Dari sudut pandangan kinetik, ia tidak kondusif untuk tindak balas yang cepat.
Struktur bahan yang berbeza
▪ Struktur silikon:silikonmempunyai struktur kristal tertentu, dan terdapat jurang tertentu dan interaksi yang agak lemah antara atom, menjadikannya lebih mudah bagi larutan natrium hidroksida untuk menghubungi dan bertindak balas dengan atom silikon.
▪ Struktursilikondioksida:silikondioksida mempunyai struktur rangkaian spatial yang stabil.silikonatom dan atom oksigen diikat rapat oleh ikatan kovalen untuk membentuk struktur kristal yang keras dan stabil. Adalah sukar bagi larutan natrium hidroksida untuk menembusi ke bahagian dalam dan menyentuh sepenuhnya atom silikon, mengakibatkan kesukaran dalam tindak balas pantas. Hanya atom silikon pada permukaan zarah silikon dioksida boleh bertindak balas dengan natrium hidroksida, mengehadkan kadar tindak balas.
Kesan keadaan
▪ Tindak balas silikon dengan natrium hidroksida: Dalam keadaan pemanasan, kadar tindak balas silikon dengan larutan natrium hidroksida akan dipercepatkan dengan ketara, dan tindak balas secara amnya boleh berjalan dengan lancar pada suhu tinggi.
▪ Tindak balas silikon dioksida dengan natrium hidroksida: Tindak balas silikon dioksida dengan larutan natrium hidroksida adalah sangat perlahan pada suhu bilik. Biasanya, kadar tindak balas akan bertambah baik dalam keadaan yang teruk seperti suhu tinggi dan larutan natrium hidroksida pekat.
Masa siaran: Dis-10-2024