Чому швидкість реакціїкремнійа гідроксид натрію може перевершувати діоксид кремнію, що можна проаналізувати з таких аспектів:
Різниця в енергії хімічного зв'язку
▪ Реакція кремнію та гідроксиду натрію: Коли кремній реагує з гідроксидом натрію, енергія зв'язку Si-Si між атомами кремнію становить лише 176 кДж/моль. Зв'язок Si-Si розривається під час реакції, що відносно легше. З кінетичної точки зору, реакція протікає легше.
▪ Реакція діоксиду кремнію та гідроксиду натрію: Енергія зв'язку Si-O між атомами кремнію та атомами кисню в діоксиді кремнію становить 460 кДж/моль, що є відносно високим показником. Для розриву зв'язку Si-O під час реакції потрібна більша енергія, тому реакція відбувається відносно важко, а швидкість реакції повільна.
Різні механізми реакції
▪ Кремній реагує з гідроксидом натрію: спочатку кремній реагує з гідроксидом натрію, реагуючи з водою, утворюючи водень та кремнієву кислоту, потім кремнієва кислота реагує з гідроксидом натрію, утворюючи силікат натрію та воду. Під час цієї реакції між кремнієм та водою виділяється тепло, яке може сприяти молекулярному руху, тим самим створюючи краще кінетичне середовище для реакції та прискорюючи швидкість реакції.
▪ Діоксид кремнію реагує з гідроксидом натрію: Діоксид кремнію реагує спочатку з гідроксидом натрію, реагуючи з водою, утворюючи кремнієву кислоту, потім кремнієва кислота реагує з гідроксидом натрію, утворюючи силікат натрію. Реакція між діоксидом кремнію та водою відбувається надзвичайно повільно, і процес реакції практично не виділяє тепла. З кінетичної точки зору, це не сприяє швидкій реакції.
Різні матеріальні структури
▪ Структура кремнію:Кремніймає певну кристалічну структуру, а також певні проміжки та відносно слабкі взаємодії між атомами, що полегшує контакт та реакцію розчину гідроксиду натрію з атомами кремнію.
▪ Структуракремнійдіоксид:кремнійдіоксид має стабільну просторову сітчасту структуру.КремнійАтоми кремнію та атоми кисню міцно пов'язані ковалентними зв'язками, утворюючи тверду та стабільну кристалічну структуру. Розчину гідроксиду натрію важко проникнути всередину та повністю зв'язатися з атомами кремнію, що ускладнює швидку реакцію. Тільки атоми кремнію на поверхні частинок діоксиду кремнію можуть реагувати з гідроксидом натрію, що обмежує швидкість реакції.
Вплив умов
▪ Реакція кремнію з гідроксидом натрію: За умов нагрівання швидкість реакції кремнію з розчином гідроксиду натрію значно прискорюється, і реакція, як правило, може проходити гладко за високих температур.
▪ Реакція діоксиду кремнію з гідроксидом натрію: Реакція діоксиду кремнію з розчином гідроксиду натрію відбувається дуже повільно за кімнатної температури. Зазвичай швидкість реакції покращується за складних умов, таких як висока температура та концентрований розчин гідроксиду натрію.
Час публікації: 10 грудня 2024 р.