Почему скорость реакциикремнийи гидроксид натрия может превзойти диоксид кремния, можно проанализировать со следующих точек зрения:
Разница в энергии химической связи
▪ Реакция кремния и гидроксида натрия: Когда кремний реагирует с гидроксидом натрия, энергия связи Si-Si между атомами кремния составляет всего 176 кДж/моль. Связь Si-Si разрывается во время реакции, что относительно легче разорвать. С кинетической точки зрения реакция протекает легче.
▪ Реакция диоксида кремния и гидроксида натрия: Энергия связи Si-O между атомами кремния и атомами кислорода в диоксиде кремния составляет 460 кДж/моль, что относительно высоко. Для разрыва связи Si-O во время реакции требуется больше энергии, поэтому реакция протекает относительно трудно, а скорость реакции низкая.
Различные механизмы реакции
▪ Кремний реагирует с гидроксидом натрия: Кремний реагирует с гидроксидом натрия сначала, реагируя с водой, образуя водород и кремниевую кислоту, затем кремниевая кислота реагирует с гидроксидом натрия, образуя силикат натрия и воду. Во время этой реакции реакция между кремнием и водой выделяет тепло, которое может способствовать движению молекул, тем самым создавая лучшую кинетическую среду для реакции и ускоряя скорость реакции.
▪ Диоксид кремния реагирует с гидроксидом натрия: Сначала диоксид кремния реагирует с гидроксидом натрия, реагируя с водой, образуя кремниевую кислоту, затем кремниевая кислота реагирует с гидроксидом натрия, образуя силикат натрия. Реакция между диоксидом кремния и водой протекает крайне медленно, и в процессе реакции в основном не выделяется тепло. С кинетической точки зрения это не способствует быстрой реакции.
Различные структуры материалов
▪ Структура кремния:Кремнийимеет определенную кристаллическую структуру, а также определенные зазоры и относительно слабые взаимодействия между атомами, что облегчает контакт раствора гидроксида натрия и реакцию с атомами кремния.
▪ Структуракремнийдиоксид:кремнийдиоксид имеет стабильную пространственную сетчатую структуру.КремнийАтомы и атомы кислорода тесно связаны ковалентными связями, образуя твердую и стабильную кристаллическую структуру. Раствору гидроксида натрия трудно проникнуть внутрь и полностью связаться с атомами кремния, что затрудняет быструю реакцию. Только атомы кремния на поверхности частиц диоксида кремния могут реагировать с гидроксидом натрия, ограничивая скорость реакции.
Влияние условий
▪ Реакция кремния с гидроксидом натрия: В условиях нагревания скорость реакции кремния с раствором гидроксида натрия значительно ускоряется, и реакция, как правило, может протекать гладко при высоких температурах.
▪ Реакция диоксида кремния с гидроксидом натрия: Реакция диоксида кремния с раствором гидроксида натрия очень медленная при комнатной температуре. Обычно скорость реакции увеличивается в жестких условиях, таких как высокая температура и концентрированный раствор гидроксида натрия.
Время публикации: 10 декабря 2024 г.