Зошто брзината на реакцијата на Si и NaOH е поголема од SiO2?

Зошто брзината на реакција насиликони натриум хидроксид може да го надмине оној на силициум диоксидот може да се анализира од следниве аспекти:

Разлика во енергијата на хемиската врска

▪ Реакција на силициум и натриум хидроксид: Кога силициумот реагира со натриум хидроксид, енергијата на врската Si-Si помеѓу атомите на силициум е само 176kJ/mol. Врската Si-Si се кине за време на реакцијата, што е релативно полесно да се кине. Од кинетичка гледна точка, реакцијата е полесна за одвивање.

▪ Реакција на силициум диоксид и натриум хидроксид: Енергијата на врската Si-O помеѓу атомите на силициум и атомите на кислород во силициум диоксид е 460 kJ/mol, што е релативно висока вредност. Потребна е поголема енергија за да се раскине врската Si-O за време на реакцијата, па затоа реакцијата е релативно тешко да се одвива, а брзината на реакцијата е бавна.

Различни механизми на реакција

▪ Силициумот реагира со натриум хидроксид: Силициумот прво реагира со натриум хидроксид со реакција со вода за да се создаде водород и силициумска киселина, а потоа силициумската киселина реагира со натриум хидроксид за да се создаде натриум силикат и вода. За време на оваа реакција, реакцијата помеѓу силициумот и водата ослободува топлина, што може да го поттикне молекуларното движење, со што се создава подобра кинетичка средина за реакцијата и се забрзува брзината на реакцијата.

▪ Силициум диоксид реагира со натриум хидроксид: Силициум диоксидот прво реагира со натриум хидроксид со реакција со вода за да се создаде силициумска киселина, а потоа силициумската киселина реагира со натриум хидроксид за да се создаде натриум силикат. Реакцијата помеѓу силициум диоксид и вода е исклучително бавна, а процесот на реакција во основа не ослободува топлина. Од кинетичка гледна точка, тоа не е погодно за брза реакција.

Различни материјални структури

▪ Силиконска структура:Силиконима одредена кристална структура, а постојат и одредени празнини и релативно слаби интеракции меѓу атомите, што го олеснува контактот и реакцијата на растворот на натриум хидроксид со атомите на силициум.

▪ Структура насиликондиоксид:силикондиоксидот има стабилна просторна мрежна структура.СиликонАтомите и атомите на кислород се цврсто врзани со ковалентни врски за да формираат тврда и стабилна кристална структура. Тешко е растворот на натриум хидроксид да навлезе во неговата внатрешност и целосно да дојде во контакт со атомите на силициум, што резултира со тешкотии во брзата реакција. Само атомите на силициум на површината на честичките од силициум диоксид можат да реагираат со натриум хидроксид, ограничувајќи ја брзината на реакцијата.

Ефект на условите

▪ Реакција на силициум со натриум хидроксид: Под услови на загревање, брзината на реакција на силициум со раствор на натриум хидроксид ќе биде значително забрзана, а реакцијата генерално може да се одвива непречено на високи температури.

▪ Реакција на силициум диоксид со натриум хидроксид: Реакцијата на силициум диоксид со раствор на натриум хидроксид е многу бавна на собна температура. Вообичаено, брзината на реакција ќе се подобри под сурови услови како што се висока температура и концентриран раствор на натриум хидроксид.