Se il monossido di carbonio può esistere, perché “non possiamo avere il monossido di silicio? Sia il carbonio che il silicio appartengono al gruppo 14 e hanno proprietà chimiche simili.
Risposta
Risposta breve: sì, ma instabile e difficile da rilevare in modo affidabile ..
Risposta lunga.
Prima di tutto, dovremmo esaminare la struttura dellanidride carbonica e del biossido di silicio. È abbastanza facile vedere che il silicio forma biossido di polimero senza doppi legami, mentre il carbonio forma molecole con due doppi legami. Non lo è unanomalia, ottenere composti di silicio con doppi legami $ \ ce {Si-E} $ è complicato nella migliore delle ipotesi. Ciò è attribuito alla dimensione dellatomo più grande e $ p $ -orbitali più diffusi per il silicio, rendendo la formazione di doppi legami non favorita nella maggior parte delle circostanze .
Ora, diamo unocchiata al monossido di carbonio. È una molecola con legame molto simile a quella della molecola di diazoto. Latomo di carbonio ha una carica formale negativa e lossigeno ha una carica formale positiva. Tuttavia, a causa dellelevata elettronegatività dellossigeno, la densità elettronica viene ritratta verso lossigeno, quindi il momento di dipolo risultante è diminutivo. Le molecole non contengono un doppio, ma un triplo legame, rendendo la formazione di molecole simili per il silicio altamente sfavorevole. Tuttavia, il monoossido di silicio può essere rilevato in fase gassosa.
Ora, perché la fase solida con la composizione $ \ ce {SiO} $ non è formata è una domanda più interessante. Sfortunatamente, queste domande non hanno sempre una risposta facile, poiché le regole che proteggono la stechiometria delle fasi solide sono spesso basate su concetti arcani di impaccamenti atomici e conteggio degli elettroni. È del tutto possibile che una tale fase sia ottenuta un giorno in alcune condizioni esotiche. Per chiarezza, userei considerazioni steriche. $ \ ce {Si-O-Si} $ frammento è approssimativamente lineare, mentre $ \ ce {Si} $ atom favorisce la coordinazione tetraedrica. Partendo da qui, si possono formare solo due semplici fasi senza legami penzolanti, basate sulla struttura del diamante. Sono strutture con unità $ \ ce {Si} $ o $ \ ce {SiO4} $ nei nodi della struttura. È una semplificazione eccessiva, poiché il biossido di silicio forma molte strutture cristalline piuttosto esoteriche, perché il frammento $ \ ce {Si-O-Si} $ non è perfettamente lineare, ma è abbastanza vicino secondo me.
Non fare affidamento sugli stati di ossidazione nella previsione dellesistenza di composti covalenti, lo stato di ossidazione +2 per il silicio è una cosa. Esiste in $ \ ce {Si6Cl12} $, adottando una struttura simile al cicloesano.
Commenti
- Un solido con la composizione si forma secondo en.wikipedia.org/wiki/Silicon_monoxide . It è, tuttavia, SiO polimerico e non molecolare.
Risposta
Poiché la tua domanda è una domanda a livello di scuola , Penso che la risposta sia la seguente. Sebbene il carbonio e il silicio abbiano configurazioni elettroniche simili nei loro orbitali di valenza, il silicio è un guscio più alto del carbonio. Ciò rende le energie di legame diverse. $ \ Ce {Si} $ ha solo un numero di ossidazione di $ \ ce {+4} $, quindi deve avere $ \ ce {2} $ oxygens per formare $ \ ce {SiO2} $. Il carbonio, tuttavia, può avere un numero di ossidazione di $ \ ce {+4} $, $ \ ce {-4} $ e $ \ ce {2} $, quindi può formare $ \ ce {CO} $.
In realtà, $ \ ce {SiO} $ esiste in natura. Il monossido di silicio è il composto chimico con la formula $ \ ce {SiO} $ dove il silicio è presente nello stato di ossidazione $ \ ce {+2} $. Nella fase vapore è una molecola biatomica. Quando $ \ ce {SiO} $ gas viene raffreddato rapidamente, si condensa per formare un materiale vetroso polimerico marrone / nero, $ \ ce {(SiO) _ {n}} $, che è disponibile in commercio e utilizzato per depositare pellicole di $ \ ce {SiO} $.
La silice stessa, o i materiali refrattari contenenti $ \ ce {SiO2} $, possono essere ridotti con $ \ ce {H2} $ o $ \ ce {CO} $ ad alte temperature,
$$ \ ce {SiO2 (s) + H2 (g) ⇌ SiO (g) + H2O (g)} $$
Quando il prodotto $ \ ce {SiO} $ viene raccolto e rimosso , lequilibrio si sposta verso destra, determinando il consumo continuo di $ \ ce {SiO2} $.
Commenti
- Se il materiale vetroso sia effettivamente monossido di silicio è una questione ampiamente controversa. Consulta questo documento per avere unidea.
- Il succo credo sia che SiO è una specie molto reattiva ed esiste realmente solo in un ambiente gassoso stato in " esotico " condizioni di laboratorio sulla terra.