لماذا معدل التفاعلالسيليكونويمكن لهيدروكسيد الصوديوم أن يتفوق على ثاني أكسيد السيليكون ويمكن تحليل ذلك من الجوانب التالية:
الفرق في طاقة الرابطة الكيميائية
تفاعل السيليكون مع هيدروكسيد الصوديوم: عند تفاعل السيليكون مع هيدروكسيد الصوديوم، تكون طاقة رابطة السيليكون-السيليكون بين ذرات السيليكون 176 كيلوجول/مول فقط. تنكسر رابطة السيليكون-السيليكون أثناء التفاعل، مما يُسهل كسرها نسبيًا. من الناحية الحركية، يكون التفاعل أسهل في الاستمرار.
تفاعل ثاني أكسيد السيليكون مع هيدروكسيد الصوديوم: تبلغ طاقة رابطة Si-O بين ذرات السيليكون وذرات الأكسجين في ثاني أكسيد السيليكون 460 كيلوجول/مول، وهي طاقة عالية نسبيًا. يتطلب كسر رابطة Si-O أثناء التفاعل طاقة أعلى، لذا يصعب حدوث التفاعل نسبيًا، ويكون معدل التفاعل بطيئًا.
آليات التفاعل المختلفة
يتفاعل السيليكون مع هيدروكسيد الصوديوم: يتفاعل السيليكون مع هيدروكسيد الصوديوم أولًا بالتفاعل مع الماء لتوليد الهيدروجين وحمض السيليك، ثم يتفاعل حمض السيليك مع هيدروكسيد الصوديوم لتوليد سيليكات الصوديوم والماء. خلال هذا التفاعل، تُطلق الحرارة بين السيليكون والماء، مما يُعزز الحركة الجزيئية، مما يُهيئ بيئة حركية أفضل للتفاعل ويُسرّع من سرعته.
يتفاعل ثاني أكسيد السيليكون مع هيدروكسيد الصوديوم: يتفاعل ثاني أكسيد السيليكون مع هيدروكسيد الصوديوم أولًا بالتفاعل مع الماء لتوليد حمض السيليك، ثم يتفاعل حمض السيليك مع هيدروكسيد الصوديوم لتوليد سيليكات الصوديوم. يكون تفاعل ثاني أكسيد السيليكون مع الماء بطيئًا للغاية، ولا تُطلق عملية التفاعل حرارةً في الأساس. ومن الناحية الحركية، لا يُساعد على حدوث تفاعل سريع.
هياكل مادية مختلفة
▪ بنية السيليكون:السيليكونيحتوي على بنية بلورية معينة، وهناك فجوات معينة وتفاعلات ضعيفة نسبيًا بين الذرات، مما يجعل من السهل على محلول هيدروكسيد الصوديوم الاتصال والتفاعل مع ذرات السيليكون.
▪ هيكلالسيليكونثاني أكسيد:السيليكونيتمتع ثاني أكسيد الكربون ببنية شبكية مكانية مستقرة.السيليكونترتبط ذرات هيدروكسيد الصوديوم وذرات الأكسجين بقوة بروابط تساهمية لتكوين بنية بلورية صلبة ومستقرة. يصعب على محلول هيدروكسيد الصوديوم اختراقه والتلامس الكامل مع ذرات السيليكون، مما يُصعّب التفاعل السريع. فقط ذرات السيليكون الموجودة على سطح جسيمات ثاني أكسيد السيليكون قادرة على التفاعل مع هيدروكسيد الصوديوم، مما يحد من سرعة التفاعل.
تأثير الظروف
▪ تفاعل السيليكون مع هيدروكسيد الصوديوم: في ظل ظروف التسخين، سوف يتم تسريع معدل تفاعل السيليكون مع محلول هيدروكسيد الصوديوم بشكل كبير، ويمكن أن يتم التفاعل بشكل عام بسلاسة في درجات الحرارة العالية.
تفاعل ثاني أكسيد السيليكون مع هيدروكسيد الصوديوم: يكون تفاعل ثاني أكسيد السيليكون مع محلول هيدروكسيد الصوديوم بطيئًا جدًا في درجة حرارة الغرفة. عادةً، يتحسن معدل التفاعل في ظل ظروف قاسية، مثل درجات الحرارة العالية ومحلول هيدروكسيد الصوديوم المركز.
وقت النشر: ١٠ ديسمبر ٢٠٢٤