化学自习室移动版

CO₂ 中 C 原子 和 O 原子 形成 2 个双 键，而SiO₂ 中 Si 原子和 O 原子却形成 4 个单键。为什么？同一主族的最高价氧化物，成键方式会不同？

已知：E(C－O)=358KJ·mol^－1，E(C=O)=805KJ·mol^－1，E(Si－O)=466KJ·mol^－1，E(Si=O)=638KJ·mol^－1。假设SiO₂ 具有与 CO₂ 相同结构，即形成 O=Si=O。则可通过键能近似计算“双键式 SiO₂”转化为“单键式SiO₂”的焓变：ΔH=638×2－466×4=－588KJ·mol^－1。

计算结果表明“双键式 SiO₂”结构不稳定，Si 原子与 O 原子会通过 Si－O 单键形成热力学稳定的结构。

同理可算出“单键式 CO₂”转化为“双键式CO₂”的焓变：ΔH=358×4－805×2=－178KJ·mol^－1。

所以 C 原子与 O 原子倾向于通过 C=O 双键形成热力学稳定的结构 。

成键方式的差异导致晶体结构不同。在 SiO₂中，形成 Si－O 单键后，O 原子还剩余一个价键，可再与另外一个 Si 原子结合，形成无限聚合态——原子晶体。在 CO₂ 中，形成 C=O 键后，O 原子已用完两个价键，所以就形成了分子晶体。