Miért a reakciósebességszilíciumés a nátrium-hidroxid felülmúlhatja a szilícium-dioxidét, a következő szempontok alapján elemezhető:
A kémiai kötés energiájának különbsége
▪ Szilícium és nátrium-hidroxid reakciója: Amikor a szilícium reagál nátrium-hidroxiddal, a szilíciumatomok közötti Si-Si kötés energiája mindössze 176 kJ/mol. A Si-Si kötés a reakció során felszakad, ami viszonylag könnyebben felszakad. Kinetikai szempontból a reakció könnyebben végbemegy.
▪ Szilícium-dioxid és nátrium-hidroxid reakciója: A szilícium-dioxidban a szilícium- és oxigénatomok közötti Si-O kötés energiája 460 kJ/mol, ami viszonylag magas. A Si-O kötés felbomlásához a reakció során nagyobb energia szükséges, ezért a reakció viszonylag nehezen megy végbe, és a reakciósebesség lassú.
Különböző reakciómechanizmusok
▪ A szilícium reakcióba lép a nátrium-hidroxiddal: A szilícium először a nátrium-hidroxiddal reagál vízzel hidrogén és kovasav képződése közben, majd a kovasav reagál a nátrium-hidroxiddal nátrium-szilikát és víz képződése közben. A reakció során a szilícium és a víz közötti reakció hőt szabadít fel, ami elősegítheti a molekulák mozgását, ezáltal jobb kinetikai környezetet teremtve a reakcióhoz és felgyorsítva a reakciósebességet.
▪ A szilícium-dioxid reakcióba lép a nátrium-hidroxiddal: A szilícium-dioxid először vízzel reagálva reagál a nátrium-hidroxiddal, kovasav keletkezése közben, majd a kovasav reagál a nátrium-hidroxiddal, nátrium-szilikát keletkezése közben. A szilícium-dioxid és a víz közötti reakció rendkívül lassú, és a reakciófolyamat alapvetően nem bocsát ki hőt. Kinetikai szempontból nem kedvez a gyors reakciónak.
Különböző anyagszerkezetek
▪ Szilícium szerkezet:Szilíciumbizonyos kristályszerkezettel rendelkezik, és bizonyos rések és viszonylag gyenge kölcsönhatások vannak az atomok között, ami megkönnyíti a nátrium-hidroxid oldat érintkezését és reakcióját a szilícium atomokkal.
▪ Szerkezetszilíciumdioxid:szilíciumA dioxid stabil térbeli hálózati szerkezettel rendelkezik.SzilíciumAz atomok és az oxigénatomok kovalens kötésekkel szorosan kapcsolódnak egymáshoz, kemény és stabil kristályszerkezetet alkotva. A nátrium-hidroxid oldat nehezen tud behatolni a belsejébe és teljes mértékben érintkezni a szilíciumatomokkal, ami megnehezíti a gyors reakciót. Csak a szilícium-dioxid-részecskék felületén lévő szilíciumatomok tudnak reakcióba lépni a nátrium-hidroxiddal, ami korlátozza a reakciósebességet.
A feltételek hatása
▪ Szilícium reakciója nátrium-hidroxiddal: Melegítés hatására a szilícium és a nátrium-hidroxid oldat reakciósebessége jelentősen felgyorsul, és a reakció általában simán lezajlik magas hőmérsékleten.
▪ Szilícium-dioxid reakciója nátrium-hidroxiddal: A szilícium-dioxid reakciója nátrium-hidroxid oldattal szobahőmérsékleten nagyon lassú. A reakciósebesség általában javul zord körülmények között, például magas hőmérsékleten és tömény nátrium-hidroxid oldatban.
Közzététel ideje: 2024. dec. 10.