מדוע קצב התגובה שלסִילִיקוֹןונתרן הידרוקסיד יכול לעלות על זה של סיליקון דיאוקסיד ניתן לנתח מההיבטים הבאים:
הבדל באנרגיית הקשר הכימי
▪ תגובה של סיליקון ונתרן הידרוקסיד: כאשר סיליקון מגיב עם נתרן הידרוקסיד, אנרגיית הקשר Si-Si בין אטומי הסיליקון היא רק 176 קילו-ג'אול/מול. קשר ה-Si-Si נשבר במהלך התגובה, והיא יחסית קלה יותר לשבירה. מנקודת מבט קינטית, התגובה קלה יותר להתקדם.
▪ תגובה של סיליקון דו-חמצני ונתרן הידרוקסידי: אנרגיית הקשר Si-O בין אטומי סיליקון לאטומי חמצן בסיליקון דו-חמצני היא 460 קילו-ג'אול/מול, נתרן גבוה יחסית. נדרשת אנרגיה גבוהה יותר כדי לשבור את קשר ה-Si-O במהלך התגובה, ולכן התגובה קשה יחסית להתרחש וקצב התגובה איטי.
מנגנוני תגובה שונים
▪ סיליקון מגיב עם נתרן הידרוקסיד: סיליקון מגיב עם נתרן הידרוקסיד תחילה על ידי תגובה עם מים ליצירת מימן וחומצה סיליצית, לאחר מכן חומצה סיליצית מגיבה עם נתרן הידרוקסיד ליצירת נתרן סיליקט ומים. במהלך תגובה זו, התגובה בין סיליקון למים משחררת חום, שיכול לקדם תנועה מולקולרית, ובכך ליצור סביבה קינטית טובה יותר לתגובה ולהאיץ את קצב התגובה.
▪ סיליקון דו-חמצני מגיב עם נתרן הידרוקסידי: סיליקון דו-חמצני מגיב תחילה עם נתרן הידרוקסידי על ידי תגובה עם מים ליצירת חומצה סיליצית, לאחר מכן חומצה סיליצית מגיבה עם נתרן הידרוקסידי ליצירת נתרן סיליקט. התגובה בין סיליקון דו-חמצני למים איטית ביותר, ותהליך התגובה למעשה אינו משחרר חום. מנקודת מבט קינטית, זה לא תורם לתגובה מהירה.
מבני חומרים שונים
▪ מבנה הסיליקון:סִילִיקוֹןיש לו מבנה גבישי מסוים, וישנם פערים מסוימים ואינטראקציות חלשות יחסית בין האטומים, מה שמקל על תמיסת נתרן הידרוקסיד ליצור קשר ולהגיב עם אטומי סיליקון.
▪ מבנה שלסִילִיקוֹןדוּ תַחמוֹצֶת:סִילִיקוֹןלדו-חמצני יש מבנה רשת מרחבי יציב.סִילִיקוֹןאטומים ואטומי חמצן קשורים בחוזקה באמצעות קשרים קוולנטיים ליצירת מבנה גבישי קשה ויציב. קשה לתמיסת נתרן הידרוקסיד לחדור לתוכה ולגעת באופן מלא באטומי סיליקון, מה שמקשה על תגובה מהירה. רק אטומי סיליקון על פני חלקיקי סיליקון דו-חמצני יכולים להגיב עם נתרן הידרוקסיד, מה שמגביל את קצב התגובה.
השפעת התנאים
▪ תגובה של סיליקון עם נתרן הידרוקסיד: בתנאי חימום, קצב התגובה של סיליקון עם תמיסת נתרן הידרוקסיד יואץ משמעותית, והתגובה יכולה בדרך כלל להתקדם בצורה חלקה בטמפרטורות גבוהות.
▪ תגובה של סיליקון דו-חמצני עם נתרן הידרוקסידי: התגובה של סיליקון דו-חמצני עם תמיסת נתרן הידרוקסידי איטית מאוד בטמפרטורת החדר. בדרך כלל, קצב התגובה ישתפר בתנאים קשים כמו טמפרטורה גבוהה ותמיסת נתרן הידרוקסידי מרוכזת.
זמן פרסום: 10 בדצמבר 2024