作者wnin (愛哭鬼)
看板Chemistry
標題[高中] 為什麼SiO2形成了共價網狀晶體，CO2是共價分子?
時間Thu Apr 29 12:55:26 2021
我知道SiO2是共價網狀晶體
CO2是共價分子
可是C和Si同樣都是4A族
是什麼原因造成造成他們鍵結的時候形成不一樣的軌域呢?
我自己化學程度只到完整的大一普化, 一點點的有機和無機
(課本是Zumdahl的Chemical Principles)
另外我上網查了資料
勉強在這個pdf檔看到了相關的解釋:
https://enr.kmu.edu.tw/yamgetdocbef.php?bno=tra,56&at=tra56_5.pdf
(不需要下載了,我把檔案內容貼在下面)
109 學年度私立醫學校院招考轉學生試題參考答案疑義釋疑公告
19.題目為:二氧化矽(SiO2)為何不像二氧化碳(CO2)分子可分散的存在？
(A) Si–O鍵不穩定
(B) 矽的3p軌域與氧的2p軌域重疊(overlap)較少
(C) 二氧化矽為固體，二氧化碳為氣體
(D) SiO2的路易士結構有孤對電子
官方給的答案是B, 但我沒有完全看懂下面的解釋
釋疑結果:
1. 二氧化矽(SiO2)和二氧化碳(CO2)皆屬分子化合物，分子式相似，
但二氧化碳中的兩個碳氧双键呈直線型
(碳的2p軌域分別與兩個氧的2p軌域重疊(overlap))。
而二氧化矽是矽氧單鍵(Si–O單鍵，
矽的3p軌域分別與四個氧的2p軌域重疊)，形成正四面體網狀結構，
雖二氧化碳碳氧雙鍵(C=O雙鍵)較矽氧單鍵(Si–O單鍵)強。
但並非造成二氧化矽(SiO2)和二氧化碳(CO2)分散不同之因素，
因此A為非正確
答案 Chang, R.; Goldsby, K. A., General Chemistry: The
Essential Concepts, 7th, Chapter. 8.6 and 10.2)。
2. 二氧化碳(CO2)分子間的作用力屬於較弱凡得瓦力，常温下為氣體。
二氧化矽彼此分子間之作用力，源至於矽的3p軌域分別自身兩個氧與
其他二氧化矽的氧之2p軌域形成較強的共價鍵，或者以混成理論，
矽以sp3軌域和四個氧鍵結形成網狀結構，常温下屬為固體分子化合物，
硬度較大，熔沸點高。一般而言，固體分子間彼此作用力較氣體分子間大，
而造成固體分子不易分散。但因題目無規範定於常溫下，因此無法確認
二氧化碳(CO2)是固體或氣體型式，因此C非正確答案
(Chang, R.; Goldsby, K. A., GeneralChemistry:
The Essential Concepts, 7th, Chapter. 8.6, 12.1, and12.5)。
3. 二氧化矽(SiO2)和二氧化碳(CO2)路易士結構中，氧原子上皆有孤對電子，
因此D為非正確答案
(Chang, R.; Goldsby, K. A., General Chemistry:
The Essential Concepts, 7th, Chapter. 10.2 and 12.5)。
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 1.200.77.201 (臺灣)
※ 文章網址: https://webptt.com/m.aspx?n=bbs/Chemistry/M.1619672129.A.6D4.html
※ 編輯: wnin (1.200.77.201 臺灣), 04/29/2021 12:55:59
※ 編輯: wnin (1.200.77.201 臺灣), 04/29/2021 12:56:08
1F：推 Harston: 我覺覺得2p和3p軌域因為能量差比較多，所以沒辦法很好的 04/29 14:41
2F：→ Harston: 混層，而氧的2p軌域先經過混層後再重新和中心Si混層， 04/29 14:50
3F：→ Harston: 形成如下面的電子雲結構 04/29 14:51
5F：→ Harston: 這樣能量比穩定吧 04/29 14:55
6F：推 evanzxcv: A是錯的，但解釋牛頭不對馬嘴 04/29 15:16
7F：→ evanzxcv: 若要形成單獨的XO2 (X=C,Si)分子，必須形成兩個X=O雙鍵 04/29 15:18
8F：→ evanzxcv: ；其中一個為sigma鍵，一個為pi鍵；而後者需要p軌域的尺 04/29 15:18
9F：→ evanzxcv: 寸匹配才能有良好的重疊。 04/29 15:18
10F：→ evanzxcv: 而Si與O分屬於不同週期，前者3p與後者2p無法良好重疊故 04/29 15:21
11F：→ evanzxcv: 難以形成穩定pi鍵，因此Si寧願與四個O形成單鍵，這樣一 04/29 15:21
12F：→ evanzxcv: 來每個O也會形成兩個單鍵，因為兩者的配位數皆大於1，無 04/29 15:21
13F：→ evanzxcv: 法形成封閉性的小分子結構，故形成無限延伸的網狀結構。 04/29 15:21
感謝樓上兩位版友解釋! 這樣我大概有領悟了
※ 編輯: wnin (1.200.77.201 臺灣), 04/29/2021 18:32:01
14F：→ faniour: 1的解釋都在扯些什麼東西啊 04/29 21:40
15F：推 iamlittlede: 我記得無機課本說什麼 軌域配合度的 記不太清楚了 04/30 11:38
16F：→ iamlittlede: 有待其他大大回答 04/30 11:38
17F：→ iamlittlede: 1樓是喝醉了嗎？ 04/30 11:38
18F：推 louisforever: 這題目不知道在寫什麼... 05/04 14:32
19F：推 longface: AD明顯錯，C倒果為因 05/13 05:01
20F：推 frankxaio: 前天指考全模才寫到一模一樣的 06/09 16:59
21F：推 jason88900: 就是e大的說法吧，之前學到也是這個觀念 07/11 02:16