金明春

    硅和我们熟悉的碳，有哪些异同呢？

    碳原子与硅原子结构的异同点：

    请先看碳单质的化学性质：

    碳单质在常温下性质稳定，高温时可与氧气等活泼非金属反应。在化学反应中常做还原剂。

    再看看硅的化学性质：

    常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硝酸、硫酸等起反应。加热时，能跟一些非金属反应，如它也能和氧气反应生成二氧化硅。

    多么相似！

    寻根求源：

    它们的原子序数不同，电子层数不同，最外层电子数相同。而元素的化学性质主要决定于其最外层电子数。既然它们的最外层电子数相同，那么，化学性质应该相似；但它们的电子层数不同，说明它们在发生化学反应时的成键能力也不相同，化学活动性就会有差异。

    这都是结构造成的。相似的结构，决定相似的化学性质。不同的结构，决定不同的化学性质。

    都是结构惹的“祸”！

    二氧化硅与二氧化碳都是第ⅣA族元素形成的最高价氧化物，它们的性质是否相同呢？

    SiO2与CO2化学性质的比较

    １、二氧化硅和二氧化碳都能与碱反应生成相应的盐和水，是一种酸性氧化物。

    ２、二氧化碳可以和水反应生成碳酸，但是，二氧化硅不能溶于水得到相应的酸——硅酸。

    ３、酸性氧化物一般不与酸发生化学反应，而二氧化硅却能与氢氟酸发生反应，这也是工业上用氢氟酸雕刻玻璃的反应原理。

    探求研究方法

    一、采取比较法研究二氧化碳与二氧化硅的区别。

    二氧化硅晶体是属于原子晶体,而二氧化碳晶体是由二氧化碳分子组成,其分子间靠范德华力结合.因此,二者的硬度,溶沸点有很大的区别。    利用周期律知识,可判断SiO2和CO2都为酸性氧化物,应具有酸性氧化物的特性,所以二者的性质有相似性.但由于二者在常温下的化学稳定性不一样,所以又有区别.由于SiO2键能大(368 kJ/mol),故常温时的二氧化硅只跟少数物质反应,如氢氟酸,氢氧化钠(很缓慢的反应).但加热或高温条件下,SiO2就能与碱性氧化物,盐(如Na2CO3)等发生反应了。

    总结：二氧化硅的结构与性质

    二氧化硅与二氧化碳的异同点:

    ①同族元素的氧化物;②酸性氧化物;③都能与碱及碱性氧化物反应生成对应的含氧酸盐;④两者的结构不同;⑤熔沸点及硬度相差极大;⑥存在方式不同。

    二、类比法研究硅的结构与性质。

    碳、硅为同主族的相邻元素,最外层电子数相同,都易于形成共价键且每个原子都易形成四个共用电子对。因此,如果把我们所熟知的金刚石模型中的碳原子若将它视为硅原子的话,那也就成了晶体硅的模型了。晶体硅与金刚石晶体中唯一不同的就是碳,硅原子半径不同,而引起的C-C键和Si-Si键的键长不同而已。对于硅的性质,在化学性质上，因为它属于原子晶体,所以和金刚石的化学性质有许多共同之处(如硬度很大,熔,沸点很高等)。在化学性质上,根据元素周期律的知识,同主族元素性质的相似性和递变性,对碳,硅的化学性质要进行对比分析,分清异同。它们的相似点是:常温时性质都很稳定,加热条件下可与许多非金属反应生成共价化合物。它们的不同点是:碳的非金属性较硅活泼,碳与强碱溶液不反应,而硅却能与强碱溶液反应放出H2。

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