Si le monoxyde de carbone peut exister, pourquoi ne pouvons-nous pas avoir du monoxyde de silicium? Le carbone et le silicium appartiennent au groupe 14 et ont des propriétés chimiques similaires.
Réponse
Réponse courte: Oui, mais instable et difficile à détecter de manière fiable ..
Réponse longue.
Tout dabord, nous devrions examiner la structure du dioxyde de carbone et du dioxyde de silicium. Il est assez facile de voir que le silicium forme du dioxyde de polymère sans double liaison, tandis que le carbone forme des molécules avec deux doubles liaisons. Ce nest pas une anomalie, obtenir des composés de silicium avec des doubles liaisons $ \ ce {Si-E} $ est au mieux délicat. Ceci est attribué à une plus grande taille datome et à des orbitales $ p $ plus diffuses pour le silicium, ce qui rend la formation de doubles liaisons défavorable dans la plupart des cas .
Voyons maintenant le monooxyde de carbone. Cest une molécule avec une liaison très similaire à celle de la molécule de diazote. Latome de carbone a une charge négative formelle et loxygène a une charge positive formelle. Cependant, en raison de lélectronégativité élevée de loxygène, la densité électronique est ramenée vers loxygène, de sorte que le moment dipolaire résultant est minime. Les molécules ne contiennent pas une double liaison, mais une triple liaison, ce qui rend la formation dune molécule similaire pour le silicium hautement défavorable. Pourtant, le monooxyde de silicium peut être détecté en phase gazeuse.
Maintenant, pourquoi la phase solide avec la composition $ \ ce {SiO} $ nest pas formée est une question plus intéressante. Malheureusement, ces questions nont pas toujours une réponse facile, car les règles de protection de la stoechiométrie des phases solides sont souvent basées sur des concepts arcanes de paquets datomes et de comptage délectrons. Il est tout à fait possible quune telle phase soit obtenue un jour dans certaines conditions exotiques. Pour plus de clarté, jutiliserais des considérations stériques. $ \ ce {Si-O-Si} $ fragment est à peu près linéaire, tandis que $ \ ce {Si} $ atom favorise la coordination tétraédrique. À partir de là, seules deux phases simples sans liaisons pendantes peuvent être formées, basées sur la structure du diamant. Ce sont des structures avec des unités $ \ ce {Si} $ ou $ \ ce {SiO4} $ dans les nœuds de la structure. Cest une simplification excessive, car le dioxyde de silicium forme de nombreuses structures cristallines plutôt ésotériques, car le fragment $ \ ce {Si-O-Si} $ nest pas parfaitement linéaire, mais il est assez proche à mon avis.
Ne vous fiez pas aux états doxydation pour prédire lexistence de composés covalents, létat doxydation +2 pour le silicium est une chose. Il existe dans $ \ ce {Si6Cl12} $, adoptant une structure similaire au cyclohexane.
Commentaires
- Un solide avec la composition se forme selon en.wikipedia.org/wiki/Silicon_monoxide . Il est cependant du SiO polymère et non moléculaire.
Réponse
Puisque votre question est une question de niveau scolaire , Je pense que la réponse est la suivante. Bien que le carbone et le silicium aient des configurations électroniques similaires dans leurs orbitales de valence, le silicium est une coquille plus haut que le carbone. Cela rend les énergies de liaison différentes. $ \ Ce {Si} $ na quun nombre doxydation de $ \ ce {+4} $, donc il doit avoir $ \ ce {2} $ oxygens pour former $ \ ce {SiO2} $. Le carbone, cependant, peut avoir un nombre doxydation de $ \ ce {+4} $, $ \ ce {-4} $ et $ \ ce {2} $, donc il peut former $ \ ce {CO} $.
En réalité, $ \ ce {SiO} $ existe dans la nature. Le monoxyde de silicium est le composé chimique de formule $ \ ce {SiO} $ où le silicium est présent à létat doxydation $ \ ce {+2} $. En phase vapeur, cest une molécule diatomique. Lorsque $ \ ce {SiO} $ gaz est refroidi rapidement, il se condense pour former un matériau vitreux polymère brun / noir, $ \ ce {(SiO) _ {n}} $, qui est disponible dans le commerce et utilisé pour déposer des films de $ \ ce {SiO} $.
La silice elle-même, ou les matériaux réfractaires contenant $ \ ce {SiO2} $, peuvent être réduits avec $ \ ce {H2} $ ou $ \ ce {CO} $ à des températures élevées,
$$ \ ce {SiO2 (s) + H2 (g) ⇌ SiO (g) + H2O (g)} $$
Comme le produit $ \ ce {SiO} $ est collecté et supprimé , léquilibre se déplace vers la droite, résultant en la consommation continue de $ \ ce {SiO2} $.
Commentaires
- La question de savoir si le matériau vitreux est en fait du monoxyde de silicium est un problème largement controversé. Voir cet article pour avoir un aperçu.
- Lessentiel, je pense, est que SiO est une espèce très réactive et nexiste vraiment que dans un gaz état sous " exotique " conditions de laboratoire sur Terre.