Mengapakah kadar tindak balas bagisilikondan natrium hidroksida boleh mengatasi silikon dioksida yang boleh dianalisis daripada aspek berikut:
Perbezaan dalam tenaga ikatan kimia
▪ Tindak balas silikon dan natrium hidroksida: Apabila silikon bertindak balas dengan natrium hidroksida, tenaga ikatan Si-Si antara atom silikon hanya 176kJ/mol. Ikatan Si-Si terputus semasa tindak balas, yang agak mudah diputuskan. Dari sudut pandangan kinetik, tindak balas lebih mudah diteruskan.
▪ Tindak balas silikon dioksida dan natrium hidroksida: Tenaga ikatan Si-O antara atom silikon dan atom oksigen dalam silikon dioksida ialah 460kJ/mol, yang agak tinggi. Ia memerlukan tenaga yang lebih tinggi untuk memutuskan ikatan Si-O semasa tindak balas, jadi tindak balas agak sukar untuk berlaku dan kadar tindak balas adalah perlahan.
Mekanisme tindak balas yang berbeza
▪ Silikon bertindak balas dengan natrium hidroksida: Silikon bertindak balas dengan natrium hidroksida terlebih dahulu dengan bertindak balas dengan air untuk menghasilkan hidrogen dan asid silisik, kemudian asid silisik bertindak balas dengan natrium hidroksida untuk menghasilkan natrium silikat dan air. Semasa tindak balas ini, tindak balas antara silikon dan air membebaskan haba, yang boleh menggalakkan gerakan molekul, sekali gus mewujudkan persekitaran kinetik yang lebih baik untuk tindak balas dan mempercepatkan kadar tindak balas.
▪ Silikon dioksida bertindak balas dengan natrium hidroksida: Silikon dioksida bertindak balas dengan natrium hidroksida terlebih dahulu dengan bertindak balas dengan air untuk menghasilkan asid silisik, kemudian asid silisik bertindak balas dengan natrium hidroksida untuk menghasilkan natrium silikat. Tindak balas antara silikon dioksida dan air adalah sangat perlahan, dan proses tindak balas pada dasarnya tidak membebaskan haba. Dari sudut pandangan kinetik, ia tidak kondusif untuk tindak balas yang pantas.
Struktur bahan yang berbeza
▪ Struktur silikon:Silikonmempunyai struktur kristal tertentu, dan terdapat jurang tertentu serta interaksi yang agak lemah antara atom, menjadikannya lebih mudah untuk larutan natrium hidroksida bersentuhan dan bertindak balas dengan atom silikon.
▪ Struktursilikondioksida:silikondioksida mempunyai struktur rangkaian ruang yang stabil.SilikonAtom dan atom oksigen terikat rapat oleh ikatan kovalen untuk membentuk struktur kristal yang keras dan stabil. Sukar untuk larutan natrium hidroksida menembusi bahagian dalamnya dan bersentuhan sepenuhnya dengan atom silikon, mengakibatkan kesukaran dalam tindak balas yang cepat. Hanya atom silikon pada permukaan zarah silikon dioksida yang boleh bertindak balas dengan natrium hidroksida, lalu mengehadkan kadar tindak balas.
Kesan keadaan
▪ Tindak balas silikon dengan natrium hidroksida: Di bawah keadaan pemanasan, kadar tindak balas silikon dengan larutan natrium hidroksida akan dipercepatkan dengan ketara, dan tindak balas secara amnya boleh berjalan lancar pada suhu tinggi.
▪ Tindak balas silikon dioksida dengan natrium hidroksida: Tindak balas silikon dioksida dengan larutan natrium hidroksida adalah sangat perlahan pada suhu bilik. Biasanya, kadar tindak balas akan bertambah baik di bawah keadaan yang keras seperti suhu tinggi dan larutan natrium hidroksida pekat.
Masa siaran: 10 Dis-2024