Зашто је брзина реакцијесилицијуми натријум хидроксид може надмашити силицијум диоксид, што се може анализирати са следећих аспеката:
Разлика у енергији хемијске везе
▪ Реакција силицијума и натријум хидроксида: Када силицијум реагује са натријум хидроксидом, енергија Si-Si везе између атома силицијума је само 176kJ/mol. Si-Si веза се кида током реакције, што је релативно лакше прекинути. Са кинетичке тачке гледишта, реакција се лакше одвија.
▪ Реакција силицијум диоксида и натријум хидроксида: Енергија Si-O везе између атома силицијума и атома кисеоника у силицијум диоксиду је 460kJ/mol, што је релативно високо. Потребна је већа енергија за кидање Si-O везе током реакције, тако да је реакција релативно тешка и брзина реакције је спора.
Различити механизми реакције
▪ Силицијум реагује са натријум хидроксидом: Силицијум реагује са натријум хидроксидом прво реакцијом са водом, стварајући водоник и силицијумску киселину, а затим силицијумска киселина реагује са натријум хидроксидом, стварајући натријум силикат и воду. Током ове реакције, реакција између силицијума и воде ослобађа топлоту, што може подстаћи молекуларно кретање, чиме се ствара боље кинетичко окружење за реакцију и убрзава брзина реакције.
▪ Силицијум диоксид реагује са натријум хидроксидом: Силицијум диоксид реагује са натријум хидроксидом прво реакцијом са водом да би се створила силицијумска киселина, а затим силицијумска киселина реагује са натријум хидроксидом да би се створио натријум силикат. Реакција између силицијум диоксида и воде је изузетно спора и процес реакције у основи не ослобађа топлоту. Са кинетичке тачке гледишта, то не погодује брзој реакцији.
Различите материјалне структуре
▪ Силицијумска структура:Силицијумима одређену кристалну структуру, а постоје одређене празнине и релативно слабе интеракције између атома, што олакшава раствору натријум хидроксида да контактира и реагује са атомима силицијума.
▪ Структурасилицијумдиоксид:силицијумдиоксид има стабилну просторну мрежну структуру.СилицијумАтоми силицијума и атоми кисеоника су чврсто повезани ковалентним везама и формирају тврду и стабилну кристалну структуру. Раствору натријум хидроксида је тешко да продре у његову унутрашњост и потпуно дође у контакт са атомима силицијума, што доводи до потешкоћа у брзој реакцији. Само атоми силицијума на површини честица силицијум диоксида могу реаговати са натријум хидроксидом, што ограничава брзину реакције.
Утицај услова
▪ Реакција силицијума са натријум хидроксидом: Под условима загревања, брзина реакције силицијума са раствором натријум хидроксида ће бити значајно убрзана, а реакција може генерално да се одвија глатко на високим температурама.
▪ Реакција силицијум диоксида са натријум хидроксидом: Реакција силицијум диоксида са раствором натријум хидроксида је веома спора на собној температури. Обично се брзина реакције побољшава под тешким условима као што су висока температура и концентровани раствор натријум хидроксида.
Време објаве: 10. децембар 2024.