Bakit ang rate ng reaksyon ng Si at NaOH ay mas mabilis kaysa sa SiO2?

Bakit ang bilis ng reaksyon ngsilikonat ang sodium hydroxide ay maaaring malampasan ang silicon dioxide ay maaaring masuri mula sa mga sumusunod na aspeto:

Pagkakaiba sa enerhiya ng bono ng kemikal

▪ Reaksyon ng silicon at sodium hydroxide: Kapag ang silicon ay tumutugon sa sodium hydroxide, ang Si-Si bond energy sa pagitan ng mga silicon na atom ay 176kJ/mol lamang. Ang Si-Si bond ay nasisira sa panahon ng reaksyon, na medyo mas madaling masira. Mula sa isang kinetic point of view, ang reaksyon ay mas madaling magpatuloy.

▪ Reaksyon ng silicon dioxide at sodium hydroxide: Ang Si-O bond energy sa pagitan ng silicon atoms at oxygen atoms sa silicon dioxide ay 460kJ/mol, na medyo mataas. Ito ay nangangailangan ng mas mataas na enerhiya upang masira ang Si-O bond sa panahon ng reaksyon, kaya ang reaksyon ay medyo mahirap mangyari at ang rate ng reaksyon ay mabagal.

Iba't ibang mekanismo ng reaksyon

▪ Ang Silicon ay tumutugon sa sodium hydroxide: Ang Silicon ay unang tumutugon sa sodium hydroxide sa pamamagitan ng pagtugon sa tubig upang makabuo ng hydrogen at silicic acid, pagkatapos ay ang silicic acid ay tumutugon sa sodium hydroxide upang makabuo ng sodium silicate at tubig. Sa panahon ng reaksyong ito, ang reaksyon sa pagitan ng silikon at tubig ay naglalabas ng init, na maaaring magsulong ng molecular motion, sa gayon ay lumilikha ng isang mas mahusay na kinetic na kapaligiran para sa reaksyon at pinabilis ang rate ng reaksyon.

▪ Ang Silicon dioxide ay tumutugon sa sodium hydroxide: Ang Silicon dioxide ay unang tumutugon sa sodium hydroxide sa pamamagitan ng pagtugon sa tubig upang makabuo ng silicic acid, pagkatapos ay ang silicic acid ay tumutugon sa sodium hydroxide upang makabuo ng sodium silicate. Ang reaksyon sa pagitan ng silikon dioxide at tubig ay napakabagal, at ang proseso ng reaksyon ay karaniwang hindi naglalabas ng init. Mula sa isang kinetic point of view, hindi ito nakakatulong sa isang mabilis na reaksyon.

Iba't ibang mga istraktura ng materyal

▪ Silicon structure:Siliconay may isang tiyak na istraktura ng kristal, at may ilang mga puwang at medyo mahina na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga atomo, na ginagawang mas madali para sa solusyon ng sodium hydroxide na makipag-ugnay at tumugon sa mga atomo ng silikon.

▪ Istruktura ngsilikondioxide:silikonAng dioxide ay may matatag na istraktura ng spatial network.SiliconAng mga atomo at mga atomo ng oxygen ay mahigpit na nakagapos ng mga covalent bond upang makabuo ng isang matigas at matatag na istraktura ng kristal. Mahirap para sa solusyon ng sodium hydroxide na tumagos sa loob nito at ganap na makipag-ugnay sa mga atomo ng silikon, na nagreresulta sa kahirapan sa mabilis na reaksyon. Tanging ang mga atomo ng silikon sa ibabaw ng mga particle ng silicon dioxide ang maaaring tumugon sa sodium hydroxide, na nililimitahan ang rate ng reaksyon.

Epekto ng mga kondisyon

▪ Reaksyon ng silicon na may sodium hydroxide: Sa ilalim ng mga kondisyon ng pag-init, ang rate ng reaksyon ng silicon na may sodium hydroxide solution ay makabuluhang mapabilis, at ang reaksyon ay karaniwang maaaring magpatuloy nang maayos sa mataas na temperatura.

▪ Reaksyon ng silicon dioxide na may sodium hydroxide: Ang reaksyon ng silicon dioxide na may sodium hydroxide solution ay napakabagal sa temperatura ng kuwarto. Karaniwan, ang rate ng reaksyon ay mapapabuti sa ilalim ng malupit na mga kondisyon tulad ng mataas na temperatura at puro sodium hydroxide solution.