Se o monóxido de carbono pode existir, por que não podemos ter monóxido de silício? Tanto o carbono quanto o silício pertencem ao grupo 14 e têm propriedades químicas semelhantes.
Resposta
Resposta curta: Sim, mas instável e difícil de detectar com segurança.
Resposta longa.
Em primeiro lugar, devemos olhar para a estrutura do dióxido de carbono e do dióxido de silício. É muito fácil ver que o silício forma dióxido polimérico sem ligações duplas, enquanto o carbono forma moléculas com duas ligações duplas. Não é uma anomalia, obter compostos de silício com ligações duplas $ \ ce {Si-E} $ é complicado na melhor das hipóteses. Isso é atribuído ao tamanho de átomo maior e $ p $ -orbitais mais difusos para o silício, tornando a formação de ligações duplas desfavorável na maioria das circunstâncias .
Agora, vejamos o monóxido de carbono. É uma molécula com ligação muito semelhante à da molécula de dinitrogênio. O átomo de carbono tem carga formal negativa e o oxigênio tem carga formal positiva. No entanto, devido à alta eletronegatividade do oxigênio, a densidade do elétron é puxada de volta para o oxigênio, de modo que o momento dipolar resultante é diminuto. As moléculas não contêm ligação dupla, mas tripla, tornando a formação de molécula semelhante ao silício altamente desfavorável. Ainda assim, o monóxido de silício pode ser detectado na fase gasosa.
Agora, por que a fase sólida com a composição $ \ ce {SiO} $ não é formada é uma questão mais interessante. Infelizmente, essas perguntas nem sempre têm uma resposta fácil, já que as regras que protegem a estequiometria de fases sólidas são freqüentemente baseadas em conceitos misteriosos de empacotamento de átomos e contagem de elétrons. É perfeitamente possível que tal fase seja obtida um dia em algumas condições exóticas. Para maior clareza, eu usaria considerações estéricas. O fragmento $ \ ce {Si-O-Si} $ é aproximadamente linear, enquanto o átomo $ \ ce {Si} $ favorece a coordenação tetraédrica. Partindo daqui, apenas duas fases simples, sem ligações pendentes, podem ser formadas, com base na estrutura do diamante. São estruturas com unidades $ \ ce {Si} $ ou $ \ ce {SiO4} $ nos nós da estrutura. É uma simplificação exagerada, já que o dióxido de silício forma muitas estruturas cristalinas bastante esotéricas, porque o fragmento $ \ ce {Si-O-Si} $ não é perfeitamente linear, mas é próximo o suficiente na minha opinião.
Não confie nos estados de oxidação na previsão da existência de compostos covalentes, o estado de oxidação +2 para o silício é uma coisa. Ele existe em $ \ ce {Si6Cl12} $, adotando uma estrutura semelhante ao ciclohexano.
Comentários
- Um sólido com a composição se forma de acordo com en.wikipedia.org/wiki/Silicon_monoxide . é, no entanto, SiO polimérico e não molecular.
Resposta
Visto que sua pergunta é de nível escolar , Acho que a resposta é a seguinte. Embora o carbono e o silício tenham configurações eletrônicas semelhantes em seus orbitais de valência, o silício é uma camada mais alta do que o carbono. Isso torna as energias de ligação diferentes. $ \ Ce {Si} $ só tem um número de oxidação de $ \ ce {+4} $, então deve ter $ \ ce {2} $ oxigênios para formar $ \ ce {SiO2} $. O carbono, entretanto, pode ter um número de oxidação de $ \ ce {+4} $, $ \ ce {-4} $ e $ \ ce {2} $, portanto pode formar $ \ ce {CO} $.
Na realidade, $ \ ce {SiO} $ existe na natureza. O monóxido de silício é o composto químico com a fórmula $ \ ce {SiO} $ onde o silício está presente no estado de oxidação $ \ ce {+2} $. Na fase de vapor, é uma molécula diatômica. Quando $ \ ce {SiO} $ gás é resfriado rapidamente, ele condensa para formar um material vítreo polimérico marrom / preto, $ \ ce {(SiO) _ {n}} $, que está disponível comercialmente e é usado para depositar filmes de $ \ ce {SiO} $.
A própria sílica, ou materiais refratários contendo $ \ ce {SiO2} $, podem ser reduzidos com $ \ ce {H2} $ ou $ \ ce {CO} $ em altas temperaturas,
$$ \ ce {SiO2 (s) + H2 (g) ⇌ SiO (g) + H2O (g)} $$
Conforme o produto $ \ ce {SiO} $ é coletado e removido , o equilíbrio se desloca para a direita, resultando no consumo contínuo de $ \ ce {SiO2} $.
Comentários
- Se o material vítreo é realmente monóxido de silício é uma questão amplamente contestada. Veja este artigo para ter uma ideia.
- A essência, eu acho, é que o SiO é uma espécie muito reativa e só existe realmente em meio gasoso estado sob " exóticas " condições de laboratório na terra.