Si el monóxido de carbono puede existir, ¿por qué no podemos tener monóxido de silicio? Tanto el carbono como el silicio pertenecen al grupo 14 y tienen propiedades químicas similares.
Respuesta
Respuesta corta: Sí, pero inestable y difícil de detectar de manera confiable ..
Respuesta larga.
En primer lugar, debemos observar la estructura del dióxido de carbono y el dióxido de silicio. Es bastante fácil ver que el silicio forma dióxido polimérico sin dobles enlaces, mientras que el carbono forma moléculas con dos enlaces dobles. No es Una anomalía, obtener compuestos de silicio con dobles enlaces $ \ ce {Si-E} $ es complicado en el mejor de los casos. Esto se atribuye a un tamaño de átomo más grande y a los $ p $ -orbitales más difusos para el silicio, lo que hace que la formación de dobles enlaces sea desfavorecida en la mayoría de las circunstancias. .
Ahora, veamos el monóxido de carbono. Es una molécula con un enlace muy similar al de la molécula de dinitrógeno. El átomo de carbono tiene carga formal negativa y el oxígeno tiene carga formal positiva. Sin embargo, debido a la alta electronegatividad del oxígeno, la densidad de electrones retrocede hacia el oxígeno, por lo que el momento dipolar resultante es diminuto. Las moléculas no contienen enlaces dobles, sino triples, lo que hace que la formación de una molécula similar para el silicio sea muy desfavorable. Aún así, el monóxido de silicio se puede detectar en fase gaseosa.
Ahora bien, por qué no se forma la fase sólida con composición $ \ ce {SiO} $ es una pregunta más interesante. Desafortunadamente, estas preguntas no siempre tienen una respuesta fácil, ya que las reglas que protegen la estequiometría de las fases sólidas a menudo se basan en conceptos arcanos de empaquetamiento de átomos y conteo de electrones. Es muy posible que tal fase se obtenga algún día en algunas condiciones exóticas. Para mayor claridad, usaría consideraciones estéricas. El fragmento $ \ ce {Si-O-Si} $ es aproximadamente lineal, mientras que el átomo $ \ ce {Si} $ favorece la coordinación tetraédrica. A partir de aquí, solo se pueden formar dos fases simples sin enlaces colgantes, basadas en la estructura del diamante. Son estructuras con unidades $ \ ce {Si} $ o $ \ ce {SiO4} $ en los nodos de estructura. ES una simplificación excesiva, ya que el dióxido de silicio forma muchas estructuras cristalinas bastante esotéricas, porque el fragmento $ \ ce {Si-O-Si} $ no es perfectamente lineal, pero en mi opinión está lo suficientemente cerca.
No confíe en los estados de oxidación en la predicción de la existencia de compuestos covalentes, el estado de oxidación +2 para el silicio es una cosa. Existe en $ \ ce {Si6Cl12} $, adoptando una estructura similar al ciclohexano.
Comentarios
- Se forma un sólido con la composición de acuerdo con en.wikipedia.org/wiki/Silicon_monoxide . es, sin embargo, polimérico y no molecular.
Respuesta
Dado que su pregunta es una pregunta de nivel escolar , Creo que la respuesta es la siguiente. Aunque el carbono y el silicio tienen configuraciones electrónicas similares en sus orbitales de valencia, el silicio es una capa más alta que el carbono. Eso hace que las energías de enlace sean diferentes. $ \ Ce {Si} $ solo tiene un número de oxidación de $ \ ce {+4} $, por lo que debe tener $ \ ce {2} $ oxígenos para formar $ \ ce {SiO2} $. El carbono, sin embargo, puede tener un número de oxidación de $ \ ce {+4} $, $ \ ce {-4} $ y $ \ ce {2} $, por lo que puede formar $ \ ce {CO} $.
En realidad, $ \ ce {SiO} $ existe en la naturaleza. El monóxido de silicio es el compuesto químico con la fórmula $ \ ce {SiO} $ donde el silicio está presente en el estado de oxidación $ \ ce {+2} $. En la fase de vapor es una molécula diatómica. Cuando el gas $ \ ce {SiO} $ se enfría rápidamente, se condensa para formar un material vítreo polimérico marrón / negro, $ \ ce {(SiO) _ {n}} $, que está disponible comercialmente y se utiliza para depositar películas de $ \ ce {SiO} $.
La sílice en sí, o los materiales refractarios que contienen $ \ ce {SiO2} $, se pueden reducir con $ \ ce {H2} $ o $ \ ce {CO} $ a altas temperaturas,
$$ \ ce {SiO2 (s) + H2 (g) ⇌ SiO (g) + H2O (g)} $$
A medida que se recolecta y elimina el producto $ \ ce {SiO} $ , el equilibrio se desplaza hacia la derecha, lo que da como resultado el consumo continuo de $ \ ce {SiO2} $.
Comentarios
- Si el material vítreo es realmente monóxido de silicio es un tema ampliamente discutido. Consulte este documento para obtener una idea.
- La esencia, creo, es que el SiO es una especie muy reactiva y solo existe realmente en forma gaseosa estado bajo " exóticas " condiciones de laboratorio en la tierra.