Bakit mas mabilis ang reaction rate ng Si at NaOH kaysa sa SiO2?

Bakit ang bilis ng reaksyon ngsilikonat ang sodium hydroxide ay maaaring higitan ang silicon dioxide na maaaring masuri mula sa mga sumusunod na aspeto:

Pagkakaiba sa enerhiya ng kemikal na bono

▪ Reaksyon ng silicon at sodium hydroxide: Kapag ang silicon ay nakipag-react sa sodium hydroxide, ang enerhiya ng Si-Si bond sa pagitan ng mga atomo ng silicon ay 176kJ/mol lamang. Ang Si-Si bond ay napuputol habang nagaganap ang reaksyon, na mas madaling masira. Mula sa kinetic point of view, mas madaling magpatuloy ang reaksyon.

▪ Reaksyon ng silicon dioxide at sodium hydroxide: Ang enerhiya ng Si-O bond sa pagitan ng mga atomo ng silicon at mga atomo ng oxygen sa silicon dioxide ay 460kJ/mol, na medyo mataas. Mas mataas na enerhiya ang kailangan para masira ang Si-O bond habang nagaganap ang reaksyon, kaya medyo mahirap mangyari ang reaksyon at mabagal ang bilis ng reaksyon.

Iba't ibang mekanismo ng reaksyon

▪ Tumutugon ang Silicon sa sodium hydroxide: Ang Silicon ay unang tumutugon sa sodium hydroxide sa pamamagitan ng pagtugon sa tubig upang makabuo ng hydrogen at silicic acid, pagkatapos ay ang silicic acid ay tumutugon sa sodium hydroxide upang makabuo ng sodium silicate at tubig. Sa panahon ng reaksyong ito, ang reaksyon sa pagitan ng silicon at tubig ay naglalabas ng init, na maaaring magsulong ng molecular motion, sa gayon ay lumilikha ng mas mahusay na kinetic na kapaligiran para sa reaksyon at nagpapabilis sa bilis ng reaksyon.

▪ Ang Silicon dioxide ay tumutugon sa sodium hydroxide: Ang Silicon dioxide ay unang tumutugon sa sodium hydroxide sa pamamagitan ng pagtugon sa tubig upang makabuo ng silicic acid, pagkatapos ay ang silicic acid ay tumutugon sa sodium hydroxide upang makabuo ng sodium silicate. Ang reaksyon sa pagitan ng silicon dioxide at tubig ay napakabagal, at ang proseso ng reaksyon ay halos hindi naglalabas ng init. Mula sa kinetic point of view, hindi ito nakakatulong sa isang mabilis na reaksyon.

Iba't ibang istrukturang materyal

▪ Kayarian ng silikon:Silikonay may isang tiyak na istrukturang kristal, at may ilang mga puwang at medyo mahinang interaksyon sa pagitan ng mga atomo, na ginagawang mas madali para sa solusyon ng sodium hydroxide na makipag-ugnayan at mag-react sa mga atomo ng silicon.

▪ Kayarian ngsilikondioksida:silikonAng dioxide ay may matatag na istruktura ng spatial network.SilikonAng mga atomo at atomo ng oksiheno ay mahigpit na nakagapos sa pamamagitan ng mga covalent bond upang bumuo ng isang matigas at matatag na istrukturang kristal. Mahirap para sa solusyon ng sodium hydroxide na tumagos sa loob nito at ganap na makipag-ugnayan sa mga atomo ng silicon, na nagreresulta sa kahirapan sa mabilis na reaksyon. Tanging mga atomo ng silicon sa ibabaw ng mga particle ng silicon dioxide ang maaaring mag-react sa sodium hydroxide, na naglilimita sa bilis ng reaksyon.

Epekto ng mga kondisyon

▪ Reaksyon ng silicon sa sodium hydroxide: Sa ilalim ng mga kondisyon ng pag-init, ang bilis ng reaksyon ng silicon sa solusyon ng sodium hydroxide ay mapapabilis nang malaki, at ang reaksyon ay karaniwang maaaring magpatuloy nang maayos sa matataas na temperatura.

▪ Reaksyon ng silicon dioxide sa sodium hydroxide: Ang reaksyon ng silicon dioxide sa sodium hydroxide solution ay napakabagal sa temperatura ng silid. Karaniwan, ang bilis ng reaksyon ay mapapabuti sa ilalim ng malupit na mga kondisyon tulad ng mataas na temperatura at concentrated sodium hydroxide solution.