Зашто је брзина реакције Си и НаОХ бржа од СиО2?

Зашто брзина реакције насилицијума натријум хидроксид може надмашити онај од силицијум диоксида може се анализирати са следећих аспеката:

Разлика у енергији хемијске везе

▪ Реакција силицијума и натријум хидроксида: Када силицијум реагује са натријум хидроксидом, енергија везе Си-Си између атома силицијума износи само 176 кЈ/мол. Си-Си веза се прекида током реакције, што је релативно лакше прекинути. Са кинетичке тачке гледишта, реакција се лакше одвија.

▪ Реакција силицијум диоксида и натријум хидроксида: Енергија Си-О везе између атома силицијума и атома кисеоника у силицијум диоксиду је 460кЈ/мол, што је релативно високо. Потребна је већа енергија да би се прекинула Си-О веза током реакције, тако да је реакција релативно тешка и брзина реакције је спора.

Различити механизми реакције

▪ Силицијум реагује са натријум хидроксидом: Силицијум реагује са натријум хидроксидом прво тако што реагује са водом да би се добио водоник и силицијумска киселина, затим силицијумова киселина реагује са натријум хидроксидом да би се створила натријум силикат и вода. Током ове реакције, реакција између силицијума и воде ослобађа топлоту, која може да подстакне молекуларно кретање, стварајући тако боље кинетичко окружење за реакцију и убрзавајући брзину реакције.

▪ Силицијум диоксид реагује са натријум хидроксидом: Силицијум диоксид реагује са натријум хидроксидом прво тако што реагује са водом да би се створила силицијумска киселина, затим силицијумова киселина реагује са натријум хидроксидом да би се створио натријум силикат. Реакција између силицијум диоксида и воде је изузетно спора, а процес реакције у основи не ослобађа топлоту. Са кинетичке тачке гледишта, то није погодно за брзу реакцију.

Различите структуре материјала

▪ Структура силикона:Силицијумима одређену кристалну структуру, и постоје одређене празнине и релативно слабе интеракције између атома, што олакшава контакт раствора натријум хидроксида и реагује са атомима силицијума.

▪ Структурасилицијумдиоксид:силицијумдиоксид има стабилну просторну мрежну структуру.Силицијуматоми и атоми кисеоника су чврсто везани ковалентним везама да формирају тврду и стабилну кристалну структуру. Тешко је раствору натријум хидроксида да продре у његову унутрашњост и да у потпуности контактира атоме силицијума, што доводи до потешкоћа у брзој реакцији. Само атоми силицијума на површини честица силицијум диоксида могу да реагују са натријум хидроксидом, ограничавајући брзину реакције.

Утицај услова

▪ Реакција силицијума са натријум хидроксидом: Под условима загревања, брзина реакције силицијума са раствором натријум хидроксида ће бити значајно убрзана, а реакција се генерално може одвијати глатко на високим температурама.

▪ Реакција силицијум диоксида са натријум хидроксидом: Реакција силицијум диоксида са раствором натријум хидроксида је веома спора на собној температури. Обично ће се брзина реакције побољшати у тешким условима као што су висока температура и концентровани раствор натријум хидроксида.