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二酸化ケイ素はSiO2なのに、なぜ「一個のケイ素原子に4個の酸素原子が共有結合した正四面体構造を単位とする結晶構造」なんですか?
SiO2だから、一個のケイ素原子に酸素原子は2個なのではないか?と思ったのですがなぜこうなるのか分かりません…

調べたところSiO4の構造式が出てきました。それは4個の酸素原子で、正四面体構造でした。

SiO4も二酸化ケイ素なんですか??
問いにはSiO2と書いてあるのですが…

gooドクター

A 回答 (6件)

下記リンクにSiO2の3Dモデルがあります。

(動かせます)
四角い枠の中に入っている赤色と肌色の玉の数を数えるとちょうど1:2になるのがわかっていただけると思います。なお、数える時に、枠から半分出ている玉は0.5個と数えてください。
https://materialsproject.org/materials/mp-6930/
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この回答へのお礼

リンクありがとうございます!わかりました!!^ ^

お礼日時:2021/06/14 20:03

SiO2 にはいくつかの構造があるんだけど, 基本的には


1個の Si が 4個の O と結合し, 1個の O が 2個の Si と結合する
形をとる.

この場合, 原子数の比率を考えると 1個の Si に対して 2個の O が存在する.
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この回答へのお礼

分かりました!!回答ありがとうございました!!^ ^

お礼日時:2021/06/14 20:02

CO₂はガスなのに、SiO₂は固体です。


CO₂のCO結合長は約143pmなので、σ結合とπ結合が同時にできます。
よって、O=C=Oの分子構造がとれます。
一方、SiO₂のSiO結合長は162pmもあり、σ結合は出来ますが
π結合は出来ません。よって、Siはsp³軌道をとって、Oもsp³をとって
高分子になったと思えばよろしい。
構造図は以下の通り
「二酸化ケイ素はSiO2なのに、なぜ「一個」の回答画像4
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この回答へのお礼

画像までご丁寧に、回答ありがとうございます^ ^
分かりました!!

お礼日時:2021/06/14 20:02

No.1さんがSiO2は分子式ではなく、組成式だと指摘されていますよね。


NaClも組成式です。
つまり、結晶の中に存在する割合が1:1ということですよね。
SiO2も組成式ですから、存在割合が1:2だよという事を表しています。
Si原子の周りにO原子が4つあり、多過ぎるのではないか?
という疑問ですよね。
Siの周りに4つある酸素原子のさらに向こうに何がありますか?
そうSi原子ですよね。
Si原子の周りにあるO原子は、隣のSi原子と共有されています。
1つのO原子は2つのSi原子に共有されているので、Si原子1つに対しては
0.5個分の寄与だと考えられます。
質問者さんが
>なぜ「一個のケイ素原子に4個の酸素原子が共有結合した
>正四面体構造を単位とする結晶構造」
と疑問に持ちましたが、その形は上記理由により
存在割合が1:2となる組み合わせなのです。
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この回答へのお礼

わかりました!回答ありがとうございました!!^ ^

お礼日時:2021/06/14 20:02

確かに SiO₄ は四面体構造ですが、


実際の岩石には Fe⁺⁺ と Mg⁺⁺ が含まれていて、
(Mg,Fe)₂SiO₄ の形になっているようです。
つまり 組成上は MgO+FeO+SiO₂ です。
二酸化ケイ素は SiO₂ です。(酸素が2つ と云う意味です)
他に 一酸化ケイ素 SiO (酸素が 1つ)が知られていますが、
SiO₄ は 単なる 酸化ケイ素です。
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この回答へのお礼

難しいですね…
自分の理解力がなさすぎるのか…

お礼日時:2021/06/09 15:22

SiO2が分子式だと思っているから、先へ進まないのでは?


組成式です。

分子だっから、SiO2単体を取り出す事が可能ですが、SiO2は分子じゃ無いからそれは出来ません。

結晶構造では、正四面体のSiO2単位が互いにすべての酸素原子を共有して、三次元的に連なった網目状構造をもつ巨大な塊となっています。

図を書くと納得できるかも。
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この回答へのお礼

図を書いても分かりませんでした…

お礼日時:2021/06/09 15:23

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