Почему скорость реакциикремнийи гидроксид натрия могут превосходить диоксид кремния, можно анализировать по следующим аспектам:
Разница в энергии химической связи
▪ Реакция кремния и гидроксида натрия: Когда кремний реагирует с гидроксидом натрия, энергия связи Si-Si между атомами кремния составляет всего 176 кДж/моль. Связь Si-Si разрывается во время реакции, которую относительно легче разорвать. С кинетической точки зрения реакция протекает легче.
▪ Реакция диоксида кремния и гидроксида натрия: Энергия связи Si-O между атомами кремния и атомами кислорода в диоксиде кремния составляет 460 кДж/моль, что является относительно высоким показателем. Для разрыва связи Si-O во время реакции требуется более высокая энергия, поэтому реакция протекает относительно трудно, а скорость реакции низкая.
Различные механизмы реакции
▪ Кремний реагирует с гидроксидом натрия: Кремний сначала реагирует с гидроксидом натрия, реагируя с водой с образованием водорода и кремниевой кислоты, затем кремниевая кислота реагирует с гидроксидом натрия с образованием силиката натрия и воды. Во время этой реакции реакция между кремнием и водой выделяет тепло, которое может способствовать движению молекул, тем самым создавая лучшую кинетическую среду для реакции и ускоряя скорость реакции.
▪ Диоксид кремния реагирует с гидроксидом натрия: диоксид кремния сначала реагирует с гидроксидом натрия, реагируя с водой с образованием кремниевой кислоты, затем кремниевая кислота реагирует с гидроксидом натрия с образованием силиката натрия. Реакция между диоксидом кремния и водой протекает крайне медленно, и в процессе реакции практически не выделяется тепло. С кинетической точки зрения это не способствует быстрой реакции.
Различные структуры материалов
▪ Кремниевая структура:Кремнийимеет определенную кристаллическую структуру, между атомами имеются определенные зазоры и относительно слабые взаимодействия, благодаря чему раствору гидроксида натрия легче контактировать и реагировать с атомами кремния.
▪ Структуракремнийдиоксид:кремнийдиоксид имеет стабильную пространственную сетчатую структуру.КремнийАтомы и атомы кислорода прочно связаны ковалентными связями, образуя твердую и стабильную кристаллическую структуру. Раствору гидроксида натрия трудно проникнуть внутрь и полностью связаться с атомами кремния, что затрудняет быструю реакцию. Только атомы кремния на поверхности частиц диоксида кремния могут реагировать с гидроксидом натрия, ограничивая скорость реакции.
Влияние условий
▪ Реакция кремния с гидроксидом натрия: В условиях нагрева скорость реакции кремния с раствором гидроксида натрия значительно увеличивается, и реакция обычно может протекать гладко при высоких температурах.
▪ Реакция диоксида кремния с гидроксидом натрия: Реакция диоксида кремния с раствором гидроксида натрия протекает очень медленно при комнатной температуре. Обычно скорость реакции увеличивается в суровых условиях, таких как высокая температура и концентрированный раствор гидроксида натрия.
Время публикации: 10 декабря 2024 г.