化学基礎の範囲です。 「二酸化ケイ素SiO2のケイ素原子は、4つの酸素原子と共有結合している。」とあ

化学基礎の範囲です。

「二酸化ケイ素SiO2のケイ素原子は、4つの酸素原子と共有結合している。」とあるのですがなぜ2つではなく4つなのですか？
初歩的で簡単な質問かもしれませんが、分からないので教えて頂けると嬉しいです。
よろしくお願いします！

No.3 ベストアンサー 回答者： むらさめ 回答日時： 2020/12/25 17:10

二酸化ケイ素のケイ素原子Siは、ケイ素原子を正四面体の中心に置いて考えると、正四面体の4つ頂点にケイ素原子Siがそれぞれ来る構造が連続しています。

↓ケイ素だけの結晶と二酸化ケイ素の結晶のそれぞれが図示してあるので、参考にしてください。
https://kimika.net/r3kyoyukesyo.html#i-5

正四面体の中心のケイ素原子と正四面体の頂点のケイ素原子の間には、それぞれ酸素原子が1個存在しています。
ケイ素原子が造る正四面体の中には、中心のケイ素原子と頂点のケイ素原子の間に1個づつ酸素原子が存在していることになります。
この正四面体でケイ素原子とケイ素原子の結合の間に酸素原子が1個存在している構造が連続して広がっているのが、二酸化ケイ素です。

正四面体の中心のケイ素原子は、四面体の頂点にある4つのケイ素原子の間に4つの酸素原子に取り囲まれているのですが、ケイ素原子とケイ素原子の間にある1個の酸素原子は両側のケイ素原子に対して、それぞれ0.5個分というように考えます。
正四面体の中心にあるケイ素原子は4つの酸素原子がありますが、その取り分は0.5個×4＝2個という風に考えます。
酸素原子の残りの0.5個の部分は、隣のケイ素原子のものとして数えます。

ケイ素原子Si　1個に対して、0.5個の酸素原子4個が付いていることになるので、0.5×4＝2　で、二酸化ケイ素と呼ぶことになります。

本当は結晶構造学という分野で、結晶の中でどんな原子が幾つあるのかを検討したり議論するものなのですが、中高ではそこを省略して教えるので、考え方すら不完全にしか教えないですね。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。とても分かりやすかったのでベストアンサーに選ばさせてもらいました！

お礼日時：2020/12/25 23:24

No.2 回答者： メビウスの和 回答日時： 2020/12/25 16:46

主要造岩鉱物は多数のSiO4四面体が規則的に結合してできています。

４つの原子が、つながっているとなりの分子と共有しているので、半分が四つと解釈して「２」になります。

このSiO4四面体において，下の図のようにO原子が隣り合う２個のSi原子に共有されて結合している場合，Si原子１個当たりのO原子は １／２個ずつが４個となります。
よって，Si :O = 1 : １／２ ×4 = 1 : 2　となり，組成を示すときにはSiO2と示します。

SiO4四面体が独立しているかんらん石の場合は，化学式で示すと，(Mg,Fe)2SiO4 となります。四面体の間をMg2+ やFe2+ がつないでいます。
Mg2+ やFe2+ はOと結びついた酸化物になっています。組成を考えるときには，MgOとFeOとSiO2 として考えます。
このように，造岩鉱物の構造についてはSiO4四面体構造で考えますが，鉱物の組成についてはSiO2で考えます。
岩石を構成する鉱物はこのようにほとんど酸化物となっているので，組成を表すときは酸化物の割合で表します。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます！助かりました！

お礼日時：2020/12/25 23:25