Кремний орбитали

Р е ш е и и е. Составляем электронную формулу атома кремния 15 25 2р 35 3/ . Валентными орбиталями в этом атоме являются орбитали внешнего (третьего) электронного слоя, т. е. 35-, Зр- и незаполненные Зс(-орбитали. Графически схема заполнения [c.41]

Какой тип гибридизации орбиталей атома кремния предшествует образованию молекул SiH4 и тетрагалогенидов кремния Каков 1 их пространственная структура [c.57]

Простое вещество. В соответствии с характерным типом гибридизации валентных орбиталей (зр ) у кремния наиболее устойчива [c.410]

Рис. 21.5. Сравнение образования л-связи в результате бокового перекрывания -орбиталей между двумя атомами углерода и между двумя атомами кремния. При переходе от углерода к кремнию расстояние между парой ядер возрастает, поскольку атом кремния имеет значительно больший радиус. Перекрывание р-орбиталей двух атомов кремния происходит гораздо менее эффективно из-за большего расстояния между ядрами.

Энергия связи 51—О (461 33 кДж/моль) гораздо выше, чем у связей С—С и С—О (335 4-356 кДж/моль), а ее полярность 1 = (4,35,0) 10 ° Кл-м намного меньше вычисленной из электроотрицательностей кремния и кислорода, хотя и выше полярности связи С—О [д, = (3,03,7) 10 ° Кл-м. Длина связи (0,163 нм) ца (Ц)2 нм меньше суммы ковалентных радиусов 51 и О. В силоксанах угол связи 51—О—51 (130—160°) значительно больше обычного валентного угла кислорода в 5/ -гибридизации (109°) и не является жестким. Электронодонорные свойства кислорода в них заметно ослаблены по сравнению с их углеродными аналогами. Эти аномалии объясняются участием р-электронов си-локсанового кислорода и вакантных З -орбиталей кремния в Рл — л-сопряжении, которое усиливается под влиянием электроноакцепторных и ослабляется под влиянием электронодонорных заместителей у кремния. Оно не препятствует свободному вращению вокруг связи 51—О, потенциальный барьер которого очень мал (не более нескольких десятых килоджоуля на моль). В цикло- [c.462]

При возбуждении атом кремния переходит в состояние, li 2s 2/) 3s 3p а электронное строение его валентных орбиталей соответствует схеме [c.56]

Другое различие между первым и последующим элементами каждой группы заключается в больщей способности первого элемента к образованию я-связей. Это различие в какой-то мере определяется размерами атомов. По мере увеличения размеров атомов боковое перекрывание р-орбиталей, ответственное за образование наиболее прочных п-связей, становится менее эффективным. Это показано на рис. 21.5. Для того чтобы проиллюстрировать этот эффект, рассмотрим два отличия в химических свойствах углерода и кремния, являющихся первыми двумя членами группы 4А. Углерод имеет два кристаллических аллотропа, алмаз и графит. В алмазе атомы углерода связаны друг с другом а-связями в нем не образуются я-связи. В графите боковое пере- [c.285]

Какова структура карбида кремния Si , если координационное число атомов кремния и углерода равно 4 (л/) -гибридизация орбиталей) V [c.94]

Низкие по сравнению с энергией связи Si—О значения Е объясняются, очевидно, образованием циклических переходных комплексов с участием р-электронов кислорода и З -орбиталей кремния, облегчающим перенос электронов, например, при следующих внутрицепных реакциях, протекающих параллельно с разными скоростями [58—61] (на схеме радикалы у кремния опущены) [c.486]

Согласно другой точке зрения различие свойств кремния и углерода объясняется наличием в атоме кремния вакантных 3 -орбиталей. [c.410]

Кристаллы неметаллических элементов с каркасной структурой, подобные углероду или кремнию, обладают свойствами диэлектриков (изоляторов), т.е. не проводят электрический ток. Применение теории молекулярных орбиталей к обсуждению химической связи в неметаллических каркасных кристаллах сталкивается со значительными трудностями. Достаточно сказать, что в ковалентных каркасных кристаллах обычно удается вести подсчет валентных электронов вокруг каждого атома, подобно тому как это делается при составлении льюисовых структур, и оказывается, что при этом выполняется правило октета. Это объясняется тем, что атомы в неметаллических каркасных кристаллах обычно имеют по крайней мере столько валентных электронов, сколько у них есть валентных орбиталей. Следовательно, в таких кристаллах предпочтительны низкие координационные числа, и между каждым атомом и его ближайшими соседями могут образовываться простые двухэлектронные связи. Низкие координационные числа являются причиной того, что потенциальная энергия электрона внутри таких кристаллов не постоянна она значительно понижается в межъядерных областях, и поэтому электроны не могут свободно перемещаться по кристаллу, подобно тому как это происходит в металлах. [c.629]

Главную подгруппу IV группы периодической системы элементов составляют углерод, кремний, германий, олово и свинец, На внещнем электронном слое этих элементов содержится 4 электрона, электронная формула внешнего слоя пз пр . В основном состоянии атома не спарены 2 электрона. Один 5-электрон может возбуждаться, переходя на внешнюю р-орбиталь, в результате чего у атома становится 4 неспаренных электрона. Таким образом, для элементов главной подг группы IV группы характерна валентность 2 и 4. [c.239]

С—с. Это и не удивительно, если учесть больший размер атомов Si. Связывающие электроны находятся дальше от каждого из ядер, и поэтому связь оказывается менее прочной. По той же причине Si имеет меньшую энергию ионизации, чем С, и меньшую электроотрицательность (см. табл. 9-1). Но еще более важной причиной различия в свойствах углерода и кремния является аномально высокая прочность связи Si—О. В атоме углерода пустые З -орбитали имеют гораздо более высокую энергию по сравнению с 2р-орбиталями кислорода, занятыми неподеленными электронными парами, поэтому между ними не возникает взаимодейст- [c.279]

В соответствии с характерным типом гибридизации валентных орбиталей (яр ) у кремния наиболее устойчива алмазоподобная (кубическая) модификация как и алмаз, она тугоплавка т. пл. 1428 С, т. кип. 2600°С) и отличается высокой твердостью. Вследствие частичной делокализации связи эта модификация имеет темно-серый цвет и металлический вид. При комнатной температуре кремний является полупроводником (Д =1,12 эв). Гексагональная (графитоподобная) модификация кремния неустойчива. [c.469]

Таким образом, углерод обладает удачным сочетанием свойств его небольшие атомы с таким же числом валентных электронов, как и число валентных орбиталей, образуют друг с другом связь настолько же прочную, как и связь с кислородом. Авторы научно-фантастических романов долгое время описывали воображаемую, совсем непохожую на обычную, внеземную жизнь, основанную на неводной химии и элементе, отличном от углерода. Их излюбленным элементом был кремний, и они заселяли Марс чудовищами, тела которых подобны силиконовой замазке, а пища состоит из камней. Но чем больше становится известно о роли соединений углерода в земных живых организмах, тем труднее представить себе, что соединения кремния способны выполнять даже отдаленно напоминающую роль. Углерод обладает уникальными свойствами, которые не могут дублироваться ни одним другим известным элементом. [c.282]

Тригалогениды бора по своему поведению напоминают галогениды кремния. Так, например, в молекуле ВРз связи тоже име- )т повышенную кратность. Свободная орбиталь у бора используется для связывания электронных пар атомов галогена. Сво- [c.572]

В. Ф. Киселев (1961 г.) получил надежные опытные доказательства и дал теоретическое обоснование строгого подчинения процесса хемосорбции закономерности стехиометрии. Совместно с сотрудниками им было установлено, что величины и теплоты сорбции на графите обусловлены количеством и характером межатомных связей, возникающих между атомами сорбата и атомами поверхности сорбента. Он отмечает, что хемосорбция на атомарно чистой поверхности приводит к насыщению разорванных на поверхности химических связей. Происходит восстановление нормальной гибридизации орбиталей поверхностных атомов благодаря их связи с хемосорбированными атомами. Исследование поверхности полупроводников со структурой алмаза, а именно монокристаллов германия и кремния методом дифракции медленных электронов, показало, что при сорбции на них кислорода, иода, брома, воды и атомов некоторых металлов действительно восстанавливается порядок в расположении атомов на поверхности, что и позволяет восстанавливать нормальную гибридизацию. [c.199]

При переходе от кремния к алюминию и далее к -элементам магнию и натрию число валентных электронов уменьшается, а число свободных валентных орбиталей увеличивается. Это понижает прочность двухцентровой связи и усиливает тенденцию к образованию нелокализованной, а в пределе — металлической связи (электронного газа). [c.256]

Подобно сере и фосфору кремний не способен образовывать л-связи, поскольку боковое перекрывание орбиталей типа Зр—2р и Зр—Зр неэффективно. Вот почему кремний не образует соединений, подобных алкенам и алкинам. Вместе с тем с элементами, обладающи- [c.336]

ЭТОГО состояния и выпрямление угла обусловлены я-связыванием за счет 2р-электронов кислорода и З -орбиталей атома кремния (рис. 212). [c.478]

Кремнезем 5102 принципиально отличается по свойствам от аналогичного ему по составу углекислого газа СО2. Кремнезем — твердое, очень тугоплавкое кристаллическое вещество, нерастворимое в воде и не вступающее с ней во взаимодействие. Причина столь резкого различия в свойствах СО2 и 5102 заключается в том, что кремний не образует с кислородом молекулы 51 02. Если бы такие молекулы существовали, им следовало бы приписать аналогичную СО2 структурную формулу 0 = 51 = 0, где л-связи должны быть образованы за счет р-орбиталей кремния и кислорода, как и у СО2. Однако вследствие того что радиус кремния больше радиуса углерода, кремний я-связей образовывать не может не только друг с другом, но и с атомами других элементов. Поэтому в ЗЮг кремний связан с кислородом только а-связями за счет перекрывания своих 5р -гибридных орбиталей с р-орбиталями кислорода. Значит, кремнезем имеет пространственную атомную решетку, в которой каждый атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода, расположенными вокруг кремния под тетраэдрическими углами. Координационное число крем- [c.250]

Устойчивое валентное состояние соответствует sp -гибридиза-ции валентных орбиталей. Гибридные состояния sp и sp неустойчивы. Следовательно, в химических соединениях валентные электроны атома кремния находятся в состоянии 3s 3p . Такое состоя- [c.5]

Решение. Электронная конфигурация атом а кремния ls 2s 2p 3s-3p . Электронное строение его валентных орбиталей в невозбужденном состоя [ии может быть представлено следующей-графииеской схемо] [c.55]

Атом кремния находится в sp -гибридном состоянии и образует четыре ст-связи с атомами кислорода. Кроме того, в отличие от углерода кремний образует с кислородом дополнительные л-свя-зи, возникающие по донорно-акцепторному механизму за счет вакантных d-орбиталей атома кремния и неподеленных электронных пар атомов кислорода. [c.200]

Однако в отличие от углерода атомы кремния как элемента третьего периода л-связей друг с другом образовывать не могут. Поэтому для кремния не характерна аллотропия, ои образует одну алмазоподобную модификацию, где атомы кремния связаны только а-связями за счет перекрывания 5рЗ-гибрид-ных орбиталей. Такой кристаллический кремний представляет собой темно-серое металловидное тело, обладающее электропроводностью, т. е. кремний по физическим свойствам близок к металлам. Так называемый аморфный кремний (коричневый порошок) не является аллотропной модификацией. Он представляет собой мелкокристаллическую форму алмазоподобной модификации. [c.249]

СЯ для образования ковалентных связей в кристаллической структуре кремния, у фосфора остается еще один электрон. При наложении на кристалл электрического поля этот электрон может смещаться в сторону от атома фосфора поэтому говорят, что фосфор является донором электронов в кристалле кремния. Для высвобождения донируемых электронов требуется лищь 1,05 кДж моль эта энергия превращает кристалл кремния с небольшой примесью фосфора в проводник. При введении в кристалл кремния примеси бора возникает противоположное явление. Атому бора недостает одного электрона для построения необходимого числа ковалентных связей в кристалле кремния. Поэтому на каждый атом бора в кристалле кремния приходится одна вакансия на связывающей орбитали. На эти вакантные орбитали, связанные с атомами бора, могут быть возбуждены валентные электроны кремния, что дает возможность электронам свободно перемещаться по кристаллу. Подобная проводимость осуществляется в результате того, что на вакантную орбиталь атома бора перескакивает электрон соседнего атома кремния. Вновь образовавшаяся вакансия на орбитали атома кремния тут же заполняется электроном со следующего за ним другого атома кремния. Возникает каскадный эффект, при котором электроны перескакивают от одного атома к следующему. Физики предпочитают описывать это явление как движение положительно заряженной дырки в противоположном направлении. Но независимо от того, как описывается это явление, твердо установлено, что для активации проводимости такого вещества, как кремний, требуется меньше энергии, если в кристалле содержится небольшое количество донора электронов типа фосфора либо акцептора электронов типа бора. [c.632]

Как видно, дативное взаимодействие сопряжено с донорно-акцеп-торным, в более общем случае — с образованием ковалентной связи. Главное их отличие в том, что донорно-акцепторное взаимодействие приводит к образованию сг-связи, а дативное — л-связи. Например, в молекулах хлора один атом отдает неподеленную пару электронов на вакантную З -орбиталь второго атома, вследствие чего кратность связи С1—С1 возрастает до 1,2. Непод ленные пары электронов атомов азота и кислорода способны перекрываться с вакантными Зй -орбита-лями атома кремния, вследствие чего основность групп ОН и NH2 понижается, а подвижность протонов возрастает. [c.29]

Особенности химических свойств кремния обусловлены тем, что в образовании связей могут участвовать Зй -орбнтали, близкие по энергии 35- и 3/ -орбиталям. [c.335]

Объясните, почему связь атомов галогенов с углеродом слабее, чем с кремнием. Какие методы (валентных связей, молекулярных орбиталей или др.) применимы для объяснения различия в прочности связей [c.49]

В противоположность тетрагалидам углерода тетрагалиды кремния гидролизуются очень легко. Это объясняется наличием у кремния З -орбиталей, по направлению которых происходит быстрая атака молекул воды (или ионов ОН ). Гидролиз протекает по ассоциативному механизму — за счет последовательного присоединения молекул воды и отщепления молекул HHal, вплоть до образования Si 0H)4. Так. гидролиз Si U [c.473]

Углерод (ls 2s 2p ) может образовать, подобно кремнию, соединение Ср4, но при этом валентные возможности углерода будут исчерпаны (иет неспареиных электронов, исподелениых пар электронов и вакантных орбиталей на валентном уровне). Ион СР образоваться не может. [c.56]

Атом бора имеет три валентных электрона и четыре валентные орбитали. Обычно он использует три орбитали, образуя 5р -гибриды в таких соединениях, как ВРз- Углерод имеет четыре валентных электрона и четыре орбитали. За исключением тех случаев, когда он образует кратные связи, эти орбитали используются для 5р -гибридизации. Атом азота имеет пять валентных электронов и четыре орбитали. Как правило, он образует три связи с другими атомами в структурах с тетраэдрической конфигурацией, а четвертая гибридная 5р -орбиталь у него занята неподеленной электронной парой (разд. 13-3). Углерод и азот способны образовывать двойные и тройные связи в результате я-перекры-вания, обсуждавшегося в разд. 13-4. По сравнению с длиной простой связи длина двойных связей, образуемых этими элементами, сокращается на 13%, а длина тройных связей-на 22%. Прочность кратной связи повыщается благодаря наличию электронов на связывающей молекулярной п-орбитали, возникающей в результате перекрывания атомных я-ор-биталей. Но перекрывание я-типа между орбиталями становится достаточно больщим для возникновения связи только при близком расположении атомов. По этой причине 81 и другие элементы третьего и следующих периодов неспособны образовывать кратные связи. Кремний имеет 10 внутренних электронов по сравнению с 2 в атомах С и N. Отталкивание этих внутренних электронов не позволяет двум атомам 81 сблизиться настолько, насколько это необходимо для достаточного я-перекрывания р-орбиталей и возникновения двойных связей. Несмотря на все попытки химиков синтезировать соединения со связями 81=81 и 81=С, ни одна из них до сих пор не увенчалась успехом. За небольшими исключениями, образование двойных и тройных связей ограничено элементами второго периода, в атомах которых число внутренних электронов не превышает 2. Исключения, к числу которых относятся 8=0, Р=0 и 81=0, объясняются перекрыванием между р- и -орбиталями, этот вопрос будет рассмотрен в разделе, посвященном кремнию. [c.271]

ВИЯ. Однако в кремнии более высокий заряд ядра понижает энергию пустых З -орбиталей, и они оказываются ближе по энергии к 2р-орби-талям кислорода. Вследствие этого кислород может частично обобществлять свои неподеленные электронные пары с кремнием (рис. 21-8) в результате дативного взаимодействия, подобного Ь -> М-я- и М -> Ь-я-взаи.модействию в координационных комплексах, которое обсуждалось в разд. 20-3. Поскольку .у-орбиталь 51 простирается гораздо дальше в сторону атома О по сравнению с р-орбиталью при я-связи, атомы 51 и О не должны сближаться так сильно, как это требуется условиями образования двойной ря—ря-связи. Результатом этого обобществления неподеленных пар кислорода является то, что хотя энергия связи 51—81 на 171 кДж-мольменьше энергии связи С—С, связь 81—О прочнее, чем связь С—О, на 18 кДж-моль. [c.281]

Гибридизация одной 5- и трех р-орбиталей ( р - г и б р и д и 3 а ц и я), как уже указывалось, объясняет ва-ленпюсть атома углерода. Образование р -гнбридных связей характерно также дл я аналогов углерода — кремния и германия связи этих атомов также имеют тетраэдрическую направленность. [c.88]

Кремний 81 (15 25 2р 3523р2) по числу валентных электронов является аналогом углерода. Но как элемент 3-го периода кремний имеет свободные З -орбитали и поэтому по своим свойствам существенно отличается от углерода. Максимальное координационное число кремния равно шести (зрУ -гибридизация), а наиболее характерное — четырем (зр -гибридизация). Как и для других элементов 3-го периода, для кремния весьма типично — р -связывание. л-Связи возникают за счет участия свободных з5-орбиталей кремния и неподеленных электронных пар связанных с ним атомов (О, N. Р, С1 или др.) [c.468]

Кроме этого, сама силоксановая связь отличается особенностями электронного строения. Орбитали кремния под влиянием заместителей могут становиться более сжатыми или более диффузными, в зависимости от знака и величины эффективного заряда атома. Это сказывается на электронном распределении и участии валентных Зз-, Зр- и Зй-орбиталей <ремния в электронной структуре и свойствах силоксановой группировки. В зависимости от природы заместителя у атома кремния и структуры соединения валентный угол мостикового атома кислорода в группировке 81-О-81 изменяется от 86° до 180°. [c.595]

МН иеподелеипымп парами электронов — кислородом, азотом, галогенами, кремний образует своеобразные двойные связи за счет дативного взаимодействия. Пару электронов соседнего атома кремний принимает на вакантную -орбиталь [c.336]

Наличие свободных (/-орбиталей в атоме SI делает возможным донорно-акцепторное взаимодействие его с атомами, имеюишми неподеленные электронные пары с энергией, близкой к энергии электроноа в атоме кремния. Донорно-акцепторное взаимодействие значительно упрочняет связь с атомами таких элементов и приводит к образованию пространственных структ> р - кристаллических решеток, состоящих из атомов, прочно свя <анных молярными кона-лентными связями. Сказанное можно подтвердить сопоставлением теплот образования AHf (кДж/моль) водородных и кислородных соединений углерода и кремния (водород в отличие от кислорода не имеет неподеленных электронных пар) [c.376]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология