Czy istnieje związek SiO?

Krótka odpowiedź: tak, ale niestabilna i trudna do wiarygodnego wykrycia ..

Długa odpowiedź.

Przede wszystkim powinniśmy przyjrzeć się strukturze dwutlenku węgla i dwutlenku krzemu. Dość łatwo zauważyć, że krzem tworzy polimeryczny dwutlenek bez podwójnych wiązań, podczas gdy węgiel tworzy cząsteczki z dwoma podwójnymi wiązaniami. anomalią, uzyskanie związków krzemu z podwójnymi wiązaniami $ \ ce {Si-E} $ jest w najlepszym przypadku trudne. Jest to przypisywane większym rozmiarom atomów i bardziej rozproszonym $ p $ -orbitalom krzemu, co sprawia, że tworzenie podwójnych wiązań jest niekorzystne w większości przypadków .

Spójrzmy teraz na tlenek węgla. Jest to cząsteczka z wiązaniami bardzo podobnymi do tej w cząsteczce diazotu. Atom węgla ma formalny ładunek ujemny, a tlen ma formalny ładunek dodatni. Jednak ze względu na wysoką elektroujemność tlenu gęstość elektronów jest cofana w kierunku tlenu, więc wynikający z tego moment dipolowy jest znikomy. Cząsteczki zawierają nie podwójne, ale potrójne wiązanie, co powoduje, że tworzenie się podobnych cząsteczek dla krzemu jest wysoce niekorzystne. Mimo to monotlenek krzemu można wykryć w fazie gazowej.

Teraz, dlaczego stała faza o składzie $ \ ce {SiO} $ nie powstaje, jest bardziej interesującym pytaniem. Niestety, na takie pytania nie zawsze jest łatwa odpowiedź, ponieważ zasady stechiometrii faz stałych często opierają się na tajemnych koncepcjach upakowania atomów i liczby elektronów. Całkiem możliwe, że taki etap uzyskamy pewnego dnia w jakichś egzotycznych warunkach. Dla jasności użyłbym rozważań sterycznych. Fragment $ \ ce {Si-O-Si} $ jest z grubsza liniowy, podczas gdy atom $ \ ce {Si} $ faworyzuje koordynację tetraedryczną. Idąc stąd, można utworzyć tylko dwie proste fazy bez wiszących wiązań, w oparciu o strukturę diamentu. Są to struktury z jednostkami $ \ ce {Si} $ lub $ \ ce {SiO4} $ w węzłach struktury. JEST to nadmierne uproszczenie, ponieważ dwutlenek krzemu tworzy wiele raczej ezoterycznych struktur krystalicznych, ponieważ fragment $ \ ce {Si-O-Si} $ nie jest idealnie liniowy, ale moim zdaniem jest wystarczająco blisko.

Nie polegaj na stopniach utlenienia w przewidywaniu istnienia związków kowalencyjnych, +2 stopień utlenienia krzemu to rzecz. Istnieje on w $ \ ce {Si6Cl12} $, przyjmując strukturę podobną do cykloheksanu.

Komentarze

• Bryła o składzie tworzy się zgodnie z en.wikipedia.org/wiki/Silicon_monoxide . jest jednak polimerycznym, a nie molekularnym SiO.

Ponieważ Twoje pytanie jest pytaniem na poziomie szkoły Myślę, że odpowiedź jest następująca. Chociaż węgiel i krzem mają podobne konfiguracje elektronów w swoich orbitali walencyjnych, krzem jest o jedną powłokę wyższą niż węgiel. To sprawia, że energie wiązania są różne. $ \ ce {+4} $, więc musi mieć $ \ ce {2} $ tlenów, aby utworzyć $ \ ce {SiO2} $. Jednak węgiel może mieć stopień utlenienia $ \ ce {+4} $, $ \ ce {-4} $ i $ \ ce {2} $, więc może tworzyć $ \ ce {CO} $.

W rzeczywistości $ \ ce {SiO} $ istnieje w naturze. Tlenek krzemu to związek chemiczny o wzorze $ \ ce {SiO} $, w którym krzem jest obecny w stanie utlenienia $ \ ce {+2} $. W fazie gazowej jest cząsteczką dwuatomową. Gdy gaz $ \ ce {SiO} $ jest szybko chłodzony, skrapla się, tworząc brązowo-czarny szklisty materiał polimerowy, $ \ ce {(SiO) _ {n}} $, który jest dostępny w handlu i używany do osadzania warstw \ ce {SiO} $.

Sama krzemionka lub materiały ogniotrwałe zawierające $ \ ce {SiO2} $ można zmniejszyć o $ \ ce {H2} $ lub $ \ ce {CO} $ w wysokich temperaturach,

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

Gdy produkt $ \ ce {SiO} $ jest zbierany i usuwany , równowaga przesuwa się w prawo, co powoduje dalsze zużycie $ \ ce {SiO2} $.

Komentarze

• To, czy materiałem szklistym jest w rzeczywistości tlenek krzemu, jest przedmiotem szeroko zakrojonych dyskusji. Zobacz ten artykuł , aby uzyskać wgląd.
• Myślę, że sedno jest takie, że SiO jest gatunkiem bardzo reaktywnym i tak naprawdę istnieje tylko stan w " egzotycznych " warunkach laboratoryjnych na ziemi.