炭素とケイ素は同じ族に属しているにも関わらず、その酸化物(二酸化炭素と二酸化ケイ素)の性質が大きく異なる理由を教えてください。

Question

(二酸化炭素は常温で気体、二酸化ケイ素は融点が高く固体である)

DKoT · Accepted Answer

ちょっと難しいんですけど
第2周期の非金属元素
特に炭素、酸素、窒素は二重結合とか三重結合ができる特別な元素なんですね、実は。

炭素の酸化物は、二酸化炭素のことですけど
二重結合して結合を閉じることができるんですよ。
だから分子が動き回りやすくて気体なんです。

でもケイ素の酸化物は
二重結合ができないので結合が閉じないんですね。
だからどんどん隣の元素とつながってないといけなくて
延々結合し続けないといけないんです。
そうすると分子は全然動けないので固体になります。
巨大分子というやつですね。

そして結合には大ざっぱに2種類あって
(σ結合とπ結合といいますが)結合の強い方と弱い方があるんですね。
二酸化ケイ素の結合は全部強い方の結合で作られてるので全然分子同士が離れなくて、結果硬いし融点高いです。
二酸化ケイ素っていわゆるガラスのことですね。

軽くイメージ図も描いといたんで見てみてください。
この辺、難しいんですけど結構面白いとこですよ。
この質問もとても面白い質問だと思います。

理由を一言でいうと
炭素と酸素は二重結合ができるけどケイ素と酸素は二重結合できないから。
という感じですかね。

J.S.Bach · Answer

二酸化ケイ素はSiO2の１個の分子が存在するわけではなく、全体として見るとSi１つに対してOが２個分の組成を有する巨大分子です。ですから一つの分子として存在しているCO2とは性質が大きく異なるのです。

回答