Waarom is die reaksietempo van Si en NaOH vinniger as SiO2?

Waarom die reaksietempo vansilikonen natriumhidroksied kan dié van silikondioksied oortref, kan vanuit die volgende aspekte geanaliseer word:

Verskil in chemiese bindingsenergie

▪ Reaksie van silikon en natriumhidroksied: Wanneer silikon met natriumhidroksied reageer, is die Si-Si-bindingsenergie tussen silikonatome slegs 176 kJ/mol. Die Si-Si-binding breek tydens die reaksie, wat relatief makliker is om te breek. Vanuit 'n kinetiese oogpunt is die reaksie makliker om voort te gaan.

▪ Reaksie van silikondioksied en natriumhidroksied: Die Si-O-bindingsenergie tussen silikonatome en suurstofatome in silikondioksied is 460 kJ/mol, wat relatief hoog is. Dit verg hoër energie om die Si-O-binding tydens die reaksie te breek, dus is die reaksie relatief moeilik om plaas te vind en die reaksiespoed is stadig.

Verskillende reaksiemeganismes

▪ Silikon reageer met natriumhidroksied: Silikon reageer eers met natriumhidroksied deur met water te reageer om waterstof en silisiumsuur te genereer, dan reageer silisiumsuur met natriumhidroksied om natriumsilikaat en water te genereer. Tydens hierdie reaksie stel die reaksie tussen silikon en water hitte vry, wat molekulêre beweging kan bevorder, waardeur 'n beter kinetiese omgewing vir die reaksie geskep word en die reaksiespoed versnel word.

▪ Silikondioksied reageer met natriumhidroksied: Silikondioksied reageer eers met natriumhidroksied deur met water te reageer om silisiumsuur te genereer, dan reageer silisiumsuur met natriumhidroksied om natriumsilikaat te genereer. Die reaksie tussen silikondioksied en water is uiters stadig, en die reaksieproses stel basies geen hitte vry nie. Vanuit 'n kinetiese oogpunt is dit nie bevorderlik vir 'n vinnige reaksie nie.

Verskillende materiaalstrukture

▪ Silikonstruktuur:Silikonhet 'n sekere kristalstruktuur, en daar is sekere gapings en relatief swak interaksies tussen atome, wat dit makliker maak vir natriumhidroksiedoplossing om in kontak te kom en met silikonatome te reageer.

▪ Struktuur vansilikondioksied:silikonDioksied het 'n stabiele ruimtelike netwerkstruktuur.Silikonatome en suurstofatome word styf gebind deur kovalente bindings om 'n harde en stabiele kristalstruktuur te vorm. Dit is moeilik vir natriumhidroksiedoplossing om in die binnekant daarvan deur te dring en volledig in kontak te kom met silikonatome, wat lei tot probleme met vinnige reaksies. Slegs silikonatome op die oppervlak van silikondioksieddeeltjies kan met natriumhidroksied reageer, wat die reaksiespoed beperk.

Effek van toestande

▪ Reaksie van silikon met natriumhidroksied: Onder verhittingstoestande sal die reaksiespoed van silikon met natriumhidroksiedoplossing aansienlik versnel word, en die reaksie kan oor die algemeen glad verloop by hoë temperature.

▪ Reaksie van silikondioksied met natriumhidroksied: Die reaksie van silikondioksied met natriumhidroksiedoplossing is baie stadig by kamertemperatuur. Gewoonlik sal die reaksiespoed verbeter word onder strawwe toestande soos hoë temperatuur en gekonsentreerde natriumhidroksiedoplossing.