Kāpēc Si un NaOH reakcijas ātrums ir lielāks nekā SiO2?

Kāpēc reakcijas ātrumssilīcijsUn nātrija hidroksīds var pārspēt silīcija dioksīda iedarbību, to var analizēt no šādiem aspektiem:

Ķīmiskās saites enerģijas atšķirība

▪ Silīcija un nātrija hidroksīda reakcija: Kad silīcijs reaģē ar nātrija hidroksīdu, Si-Si saites enerģija starp silīcija atomiem ir tikai 176 kJ/mol. Reakcijas laikā Si-Si saite pārtrūkst, un to ir relatīvi vieglāk pārraut. No kinētiskā viedokļa reakcija norit vieglāk.

▪ Silīcija dioksīda un nātrija hidroksīda reakcija: Si-O saites enerģija starp silīcija atomiem un skābekļa atomiem silīcija dioksīdā ir 460 kJ/mol, kas ir relatīvi augsta. Reakcijas laikā Si-O saites pārraušanai ir nepieciešama lielāka enerģija, tāpēc reakcija ir relatīvi sarežģīta un reakcijas ātrums ir lēns.

Dažādi reakcijas mehānismi

▪ Silīcijs reaģē ar nātrija hidroksīdu: Silīcijs vispirms reaģē ar nātrija hidroksīdu, reaģējot ar ūdeni, veidojot ūdeņradi un silīcijskābi, pēc tam silīcijskābe reaģē ar nātrija hidroksīdu, veidojot nātrija silikātu un ūdeni. Šīs reakcijas laikā reakcija starp silīciju un ūdeni atbrīvo siltumu, kas var veicināt molekulu kustību, tādējādi radot labāku kinētisko vidi reakcijai un paātrinot reakcijas ātrumu.

▪ Silīcija dioksīds reaģē ar nātrija hidroksīdu: Silīcija dioksīds vispirms reaģē ar nātrija hidroksīdu, reaģējot ar ūdeni, veidojot silīcijskābi, pēc tam silīcijskābe reaģē ar nātrija hidroksīdu, veidojot nātrija silikātu. Reakcija starp silīcija dioksīdu un ūdeni ir ārkārtīgi lēna, un reakcijas procesā principā neizdalās siltums. No kinētiskā viedokļa tas neveicina ātru reakciju.

Dažādas materiālu struktūras

▪ Silīcija struktūra:Silīcijsir noteikta kristāla struktūra, un pastāv noteiktas spraugas un relatīvi vāja mijiedarbība starp atomiem, kas atvieglo nātrija hidroksīda šķīduma saskari un reakciju ar silīcija atomiem.

▪ Struktūrasilīcijsdioksīds:silīcijsdioksīdam ir stabila telpiskā tīkla struktūra.SilīcijsAtomi un skābekļa atomi ir cieši saistīti ar kovalentām saitēm, veidojot cietu un stabilu kristāla struktūru. Nātrija hidroksīda šķīdumam ir grūti iekļūt tā iekšpusē un pilnībā saskarties ar silīcija atomiem, kā rezultātā ir grūti veikt ātru reakciju. Tikai silīcija atomi uz silīcija dioksīda daļiņu virsmas var reaģēt ar nātrija hidroksīdu, ierobežojot reakcijas ātrumu.

Apstākļu ietekme

▪ Silīcija reakcija ar nātrija hidroksīdu: Karsēšanas apstākļos silīcija reakcijas ātrums ar nātrija hidroksīda šķīdumu ievērojami paātrināsies, un reakcija parasti var noritēt vienmērīgi augstās temperatūrās.

▪ Silīcija dioksīda reakcija ar nātrija hidroksīdu: Silīcija dioksīda reakcija ar nātrija hidroksīda šķīdumu istabas temperatūrā ir ļoti lēna. Parasti reakcijas ātrums uzlabojas skarbos apstākļos, piemēram, augstā temperatūrā un koncentrētā nātrija hidroksīda šķīdumā.