რატომ არის Si-სა და NaOH-ის რეაქციის სიჩქარე უფრო სწრაფი, ვიდრე SiO2-ის?

რატომ არის რეაქციის სიჩქარესილიკონიდა ნატრიუმის ჰიდროქსიდს შეუძლია სილიციუმის დიოქსიდს გადააჭარბოს, რაც შეიძლება გაანალიზდეს შემდეგი ასპექტებით:

ქიმიური ბმის ენერგიის განსხვავება

▪ სილიციუმისა და ნატრიუმის ჰიდროქსიდის რეაქცია: როდესაც სილიციუმი რეაგირებს ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან, სილიციუმის ატომებს შორის Si-Si ბმის ენერგია მხოლოდ 176 კჯ/მოლია. რეაქციის დროს Si-Si ბმა წყდება, რაც შედარებით უფრო ადვილია გასაწყვეტად. კინეტიკური თვალსაზრისით, რეაქცია უფრო ადვილად მიმდინარეობს.

▪ სილიციუმის დიოქსიდისა და ნატრიუმის ჰიდროქსიდის რეაქცია: სილიციუმის დიოქსიდში სილიციუმის ატომებსა და ჟანგბადის ატომებს შორის Si-O ბმის ენერგია 460 კჯ/მოლია, რაც შედარებით მაღალია. რეაქციის დროს Si-O ბმის გაწყვეტას უფრო მეტი ენერგია სჭირდება, ამიტომ რეაქციის დაწყება შედარებით რთულია და რეაქციის სიჩქარეც ნელია.

სხვადასხვა რეაქციის მექანიზმები

▪ სილიციუმი რეაგირებს ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან: სილიციუმი რეაგირებს ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან თავდაპირველად წყალთან რეაქციით წყალბადის და სილიციუმის მჟავას წარმოქმნით, შემდეგ სილიციუმის მჟავა რეაგირებს ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან ნატრიუმის სილიკატის და წყლის წარმოქმნით. ამ რეაქციის დროს სილიციუმსა და წყალს შორის რეაქცია გამოყოფს სითბოს, რამაც შეიძლება ხელი შეუწყოს მოლეკულების მოძრაობას, რითაც ქმნის უკეთეს კინეტიკურ გარემოს რეაქციისთვის და აჩქარებს რეაქციის სიჩქარეს.

▪ სილიციუმის დიოქსიდი რეაგირებს ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან: სილიციუმის დიოქსიდი თავდაპირველად რეაგირებს ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან წყალთან რეაქციით სილიციუმის მჟავას წარმოქმნით, შემდეგ კი სილიციუმის მჟავა რეაგირებს ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან ნატრიუმის სილიკატის წარმოქმნით. სილიციუმის დიოქსიდსა და წყალს შორის რეაქცია უკიდურესად ნელია და რეაქციის პროცესი ძირითადად სითბოს არ გამოყოფს. კინეტიკური თვალსაზრისით, ეს არ უწყობს ხელს სწრაფ რეაქციას.

სხვადასხვა მასალის სტრუქტურები

▪ სილიკონის სტრუქტურა:სილიკონიაქვს გარკვეული კრისტალური სტრუქტურა და არსებობს გარკვეული ხარვეზები და შედარებით სუსტი ურთიერთქმედება ატომებს შორის, რაც აადვილებს ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარის კონტაქტს და რეაქციას სილიციუმის ატომებთან.

▪ სტრუქტურასილიკონიდიოქსიდი:სილიკონიდიოქსიდს აქვს სტაბილური სივრცითი ქსელის სტრუქტურა.სილიკონიატომები და ჟანგბადის ატომები მჭიდროდ არიან დაკავშირებული კოვალენტური ბმებით, რაც ქმნის მყარ და სტაბილურ კრისტალურ სტრუქტურას. ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარისთვის რთულია მის შიგნით შეღწევა და სილიციუმის ატომებთან სრული კონტაქტი, რაც ართულებს სწრაფ რეაქციას. მხოლოდ სილიციუმის დიოქსიდის ნაწილაკების ზედაპირზე არსებულ სილიციუმის ატომებს შეუძლიათ ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან რეაქცია, რაც ზღუდავს რეაქციის სიჩქარეს.

პირობების ეფექტი

▪ სილიციუმის რეაქცია ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან: გათბობის პირობებში, სილიციუმის რეაქციის სიჩქარე ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნართან მნიშვნელოვნად დაჩქარდება და რეაქცია, როგორც წესი, მაღალ ტემპერატურაზე შეუფერხებლად შეიძლება წარიმართოს.

▪ სილიციუმის დიოქსიდის რეაქცია ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან: სილიციუმის დიოქსიდის რეაქცია ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნართან ოთახის ტემპერატურაზე ძალიან ნელია. როგორც წესი, რეაქციის სიჩქარე გაუმჯობესდება ისეთ მკაცრ პირობებში, როგორიცაა მაღალი ტემპერატურა და კონცენტრირებული ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარი.