Warum sind Si-O Bindungen so stabil und flexibel?
Hallo, weiß jemand vielleicht ob die Si-O Bindungen aufgrund ihrer Elektronegativitätsdifferenz so stabil sind? Oder hat es noch einen anderen Grund?
Und warum sind diese Bindungen so flexibel?
2 Antworten
Die Frage nach der Stabilität wurde ja schon beantwortet. Zum Thema Flexibilität wäre meine Vermutung (ohne das jetzt groß nachgeschaut zu haben), dass das an mehreren Faktoren liegt. Si ist im Vergleich zu C größer und hat somit diffusere Orbitale. Außerdem ist die Si-O Bindung deutlich länger als die C-O Bindung. Durch den hohen EN-Unterschied und den dadurch teils ionischen Charakter ist die Bindung "einseitiger" - die Elektronen sind eher auf der Seite des Sauerstoffs. Das alles macht eine Biegung bzw Schwingung der Bindung energetisch weniger unvorteilhaft. Salopp gesagt, kann ich um eine ionische Bindung einfacher drehen als um eine kovalente Bindung, weil letztere eine sehr gerichtete Bindung ist, erstere aber gar nicht.
Das liegt aber daran, dass bei diesen Verbindungen zwei Einfachbindungen energetisch deutlich besser gestellt sind als eine Doppelbindung und daraus die Netzwerke resultieren. Aber die Flexibilität einer Si-O-Si Kette erklärt das nicht wirklich.
Ist die wirklich "flexibler" als P-O-P-Bindungen? Wie definiert man das?
Ich hätte die jetzt mit C-O-C verglichen. Wie das im Vgl zu P-O-P ist, weiß ich nicht. Und flexibel würde ich so definieren, dass die Energiebarriere für die Biegeschwingung der Si-O-Si Einheit bzw die Rotation um die Bindung geringer ist als bei C-O-C. Zumindest kann ich mich erinnern, das so mal in einer Vorlesung gehört zu haben.
Ich hatte jetzt mehr die Vielfalt der Festkörper im Blick. Das ist wohl eine Berufskrankheit.
Ach so, ja der Vergleich geht natürlich auch. Finds immer cool, wie jeder solche Fragen anders interpretiert.
Eine kovalente Bindung ist gerichtet, weil die Orbitale dafür überlappen müssen. Das heißt, es gibt eine Vorzugsrichtung in der die Bindungstärke maximal ist. Bei einer ionischen Bindung gibt es das nicht, da ist die Bindung immer gleich, egal in welcher Richtung der Bindungspartner steht.
Und warum ist eine ionische Bindung nicht gerichtet?
Weil es dafür keine Orbitalüberlappung braucht. Das ist einfach nur elektrostatische Anziehung zwischen zwei Ladungen.
Da kann man vielleicht mit den Elektronegativitäten der Bindungspartner argumentieren. Si hat eine EN von 1,74, C 2,5 und O 3,5. Somit ist die Polarität der C-O-Bindung 1,0 und die der Si-O-Bindung mit 1,76 deutlich höher. Die Si-O-Bindung hat daher einen ausgeprägteren ionischen Charakter als die C-O-Bindung, was zu einer höheren Bindungsenergie führt. Die Si-O-Bindung hat eine Bindungsenergie von 444 kJ/mol, die C-O-Bindung eine von 358 kJ/mol.
Warum Si anders als C "flexibel" ist und mehrere Si-O-Si-Bindungen ausbilden kann, während bei Kohlenstoff lediglich CO2 vorkommt, kann ich nicht befriedigend beantworten. Vielleicht kann ein Kollege, der etwas näher an der Materie ist, das erklären.
Die leichtesten Elemente von Gruppe 4 bis 6 bilden bevorzugt Mehrfachbindungen. Stickstoff bildet Dreifachbindungen und ist damit abgesättigt. Phosphor bildet Einfachbindungen und hat damit die Möglichkeit, verschiedene Netzwerke zu bilden. Analog bei den Oxiden. Mit Si-O-Si-Bindungen gibt es eine riesige Auswahl an Möglichkeiten, bei O=C=O ist das stark eingeschränkt.