脱水縮合反応

質問

脱水縮合反応について質問です。
例えば以下のような反応が起きる場合、
Si-OとSi-Hの結合が1つずつ切れて縮合が起きると思います。

-Si-O-H 　　　H-O-Si-　→　-Si-O-Si + H-O-H

ですが、Si-OやSi-Hの結合エネルギーはそれぞれ
約11、3eV程度必要であると思われるのに対し、
それより低いエネルギーを与えても
縮合は起きているように思われます。
このメカニズムについて教えて頂ければと思います。
（高校の頃の化学で習ったような気もするのですが‥‥）
何eV以上のエネルギーでこの縮合が起きるのかについても
理由とともに教えて頂ければ助かります。

ちなみに、シリカ(SiO2)1molを100℃上げた場合に
シリカに与えられたエネルギーは、
Q = M(分子量) × C(比熱) × T(温度)
～ 60 × 0.8[J/gK] × 100
～ 4.8 [kJ/mol]
= 4.8 / 96.44 [eV]
と考えたのですが、間違っていますでしょうか‥‥（かなり自信薄＾＾；）

回答No.1

noname#62864 · ベストアンサー

回答にならないかもしれませんが、一般論として、反応を進めるのに必要なエネルギーは結合エネルギーと比較してかなり小さくなります。
すなわち、多くの反応は、特定の結合が完全に切れてから進むというわけではないですし、溶媒や触媒などの影響も受けます。
また、分子の持っているエネルギーはそれぞれ異なっています。すなわち、最後の計算が妥当かどうかはわかりませんが、計算で出てくるのは平均値であり、それから大きくずれたエネルギーを持っている分子も一定の割合で存在するはずです。
その、大きいエネルギーを持っている分子から反応してゆくことになります。また、反応後もそういう分子が次々に生じて来ます。

ご質問の脱水縮合に関しては、おそらく酸触媒が作用しているのだと思います。酸素にH+が結合することによって、Si-O結合が切れやすくなると言うわけです。この時に生じる水が安定であることも、反応を進める上で有利な要因となります。

Si-OH + H^+ → Si-OH2^+ → Si^+ + H2O
Si^+ + Si-OH → Si-O-Si + H+

お礼

なるほど、そうでした。
触媒という概念を忘れていました。

雰囲気の温度と結合エネルギーとを直接比較するのは、
確かに大雑把すぎるかもしれませんね。
おっしゃるように、エネルギーの分布も考慮しないといけませんし‥‥。

直接エネルギーの大小の比較は避けて、
「縮合はこの温度で起こりうる」
という程度の記述に留めておこうかと思います。

回答ありがとうございました。