二酸化ケイ素の原子1個当たりの共有結合の数が「３」？

質問

二酸化ケイ素の原子1個当たりの共有結合の数が「３」？
Si-Oの結合エネルギーの方が、C-Cの結合エネルギーよりも大きいことを知りました。（この理由は納得済み）
でも、共有結合の数が二酸化ケイ素（水晶）よりダイヤモンドの方が多いから、
融点はダイヤモンドの方が高いということも知りました。
この部分の説明（『新研究』による）は、
「原子1個当たりの共有結合の平均個数が、二酸化ケイ素は３個であるのに対し、ダイヤモンドは４個だから」
となっていたのですが、
なぜ二酸化ケイ素の１原子あたりの平均共有結合数が３個なのかわかりません。
「共有結合の数がSiは４個、Oは２個だから平均３個」
と書かれていたから、
（４＋２）÷２＝３
ってことなのかなとは思うんですけど、
SiO2という組成式にも示されているように、SiとOの個数の比は１：２だから、
（４×１＋２×２）÷３＝８／３（個）
になると思うのですが、私の考え方のどこが間違っているのでしょうか？

回答No.1

c80s3xxx · ベストアンサー

私にも3個の論理は理解できません．

ふつうに考えると，4個の結合を持つ原子が1個，2個の結合を持つ原子が2個あるのだから，(4+2×2)/3=2.67個が平均ということになりますね．

こう考えることもできます．というか，1原子の平均結合数を考えるなら，こう考えなくてはいけないと思うのですけどね．
非常に多数の原子から構成されるSiO2結晶を考えます．
例として，非常に多数とはいいにくいですが，Si1000O2000 とかを考えてみましょう．
すると全原子数は3000個です．結合総数はSiの原子数の4倍の4000に，結晶の端でどうなってるんだかわからない数の補正を加えた値になるべきです．原子数が十分に多い結晶なら，この末端補正は無視してもいいでしょう．ということは，4000/3000=1.33です．

この考えを同様にダイヤモンドにあてはめると，C1000とかと考えるとことになります．共有結合数は，端の補正を無視すれば4000．．．ではありません．2000です．二つのC原子があってひとつの結合ができるので，結合数は2000個しかないのです．すると，総原子数1000ですから，2000/1000 = 2 です．

お礼

ご教授頂き感謝します！
とてもわかりやすいご説明でした。
この計算なら納得です。

私は今まで『化学I・IIの新研究』を聖書のように（少し大袈裟ですが）読んでいましたが、
他の回答者様の意見も聞く限り、ちょっと態度を改めた方がいいみたいですね。
まあ、あれよりいい大学受験用の参考書はないと思いますが。

回答No.3

windwald

新研究は高校学参の中では比較的レベルが高いのですが、
化学結合論に関してだけ言えばお粗末さが残ります
(硫酸の構造式すらまともに説明できていない)。

まあ、酸素の部分で「ぐらつき」が生じそうだというのは分かるのですが、
Lilia-Fさんのおっしゃるように平均8/3としたほうが良いでしょう。
もっともこれを「約３」としたのかも知れませんが。

なお、共有結合の結晶と分子結晶を同列に考えるのはおかしなことです。

回答No.2

matumotok

こんにちは。

そもそもその新研究とかいうデタラメな記述が大間違いです。

＞「原子1個当たりの共有結合の平均個数が、二酸化ケイ素は３個であるのに対し、ダイヤモンドは４個だから」

それでは、メタンと水を比べた場合は？　まったく当てはまらない大嘘の法則ですね。

化学物質の性質は、共有結合の数だけで決まるような単純なものではありません。上記のメタンと水の場合には水素結合の存在の有無が極めて重要なことは有名な話です。

その新研究とかいうレベルが低すぎてダメなものは一切あてにせず、まともな参考文献を見つけてください。