Findes SiO-forbindelse?

Kort svar: Det gør det, men ustabilt og svært at opdage pålideligt ..

Langt svar.

Først og fremmest skal vi se på strukturen af kuldioxid og siliciumdioxid. Det er ret let at se, at silicium danner polymert dioxid uden dobbeltbindinger, mens kulstof danner molekyler med to dobbeltbindinger. Det er ikke en anomali, at opnå siliciumforbindelser med dobbeltbindinger $ \ ce {Si-E} $ er i bedste fald vanskelig. Dette tilskrives større atomstørrelse og mere diffuse $ p $ -orbitaler for silicium, hvilket gør dannelse af dobbeltbindinger ugunstige under de fleste omstændigheder .

Lad os nu se på kulilte. Det er et molekyle med binding, der ligner meget det i dinitrogenmolekyle. Kulstofatomet har formel negativ ladning og ilt har formel positiv ladning. Men på grund af den høje elektronegativitet af ilt trækkes elektrondensiteten tilbage mod ilt, så det resulterende dipolmoment er lille. Molekylerne indeholder ikke dobbelt, men tredobbelt binding, hvilket gør dannelse af lignende molekyle for silicium meget ugunstig. Alligevel kan siliciummonooxid påvises i gasfase.

Hvorfor solid fase med sammensætning $ \ ce {SiO} $ ikke er dannet, er et mere interessant spørgsmål. Desværre har sådanne spørgsmål ikke altid et let svar, da regler, der beskytter støkiometri af faste faser, ofte er baseret på arkane begreber atomemballager og elektronantal. Det er fuldt ud muligt, at en sådan fase ville blive opnået en dag under nogle eksotiske forhold. Af hensyn til klarheden vil jeg bruge steriske overvejelser. $ \ ce {Si-O-Si} $ fragment er nogenlunde lineært, mens $ \ ce {Si} $ atom favoriserer tetraedral koordination. Når man går herfra, kan der kun dannes to enkle faser uden dinglende bindinger baseret på diamantstruktur. Det er strukturer med enten $ \ ce {Si} $ eller $ \ ce {SiO4} $ -enheder i strukturknudepunkterne. Det ER en overforenkling, da siliciumdioxid danner mange ret esoteriske krystalstrukturer, fordi $ \ ce {Si-O-Si} $ fragment ikke er perfekt lineært, men er efter min mening tæt nok.

Stol ikke på oxidationstilstande i forudsigelse af eksistensen af kovalente forbindelser, +2 oxidationstilstand for silicium er en ting. Den findes i $ \ ce {Si6Cl12} $ og vedtager struktur svarende til cyclohexan.

Kommentarer

• Et fast stof med sammensætningen dannes ifølge da.wikipedia.org/wiki/Silicon_monoxide . Det er dog polymert og ikke molekylært SiO.

Da dit spørgsmål er et skolespørgsmål , Jeg tror svaret er som følger. Selvom kulstof og silicium har lignende elektronkonfigurationer i deres valensorbitaler, er silicium en skal højere end kulstof. Det gør bindingsenergierne forskellige. $ \ Ce {Si} $ har kun et oxidationstal på $ \ ce {+4} $, så den skal have $ \ ce {2} $ oxygens til at danne $ \ ce {SiO2} $. Kulstof kan dog have et oxidationsnummer på $ \ ce {+4} $, $ \ ce {-4} $ og $ \ ce {2} $, så det kan danne $ \ ce {CO} $.

I virkeligheden findes $ \ ce {SiO} $ i naturen. Siliciummonoxid er den kemiske forbindelse med formlen $ \ ce {SiO} $, hvor silicium er til stede i oxidationstilstanden $ \ ce {+2} $. I dampfasen er det et diatomisk molekyle. Når $ \ ce {SiO} $ gas afkøles hurtigt, kondenserer den til dannelse af et brunt / sort polymert glasagtigt materiale, $ \ ce {(SiO) _ {n}} $, som er tilgængeligt kommercielt og bruges til at deponere film på $ \ ce {SiO} $.

Silica i sig selv eller ildfaste materialer, der indeholder $ \ ce {SiO2} $, kan reduceres med $ \ ce {H2} $ eller $ \ ce {CO} $ ved høje temperaturer,

$$ \ ce {SiO2 (s) + H2 (g) ⇌ SiO (g) + H2O (g)} $$

Da $ \ ce {SiO} $ -produktet indsamles og fjernes , skifter ligevægten til højre, hvilket resulterer i det fortsatte forbrug af $ \ ce {SiO2} $.

Kommentarer

• Hvorvidt det glasagtige materiale faktisk er siliciummonoxid, er et meget omtvistet problem. Se dette papir for at få et indblik.
• Kernen jeg tror er, at SiO er en meget reaktiv art og kun virkelig findes i en luftformig tilstand under " eksotisk " laboratorieforhold på jorden.