Structure & Bonding_試題分析

此課題目繁多、不時在公開試出現。在此挑選一些較特別的題目講解，順道就上次課題繼續伸延。(時間關係，長題目下次這兩天再補加)

DSE/13/1A/1

Silicon is an element in Group IV of the Periodic Table. The oxide of silicon has the chemical formula SiO₂. Which of the following statements about silicon and its oxide is correct?

A.          Silicon is a good conductor of heat.

B.          Silicon exists as simple molecules.

C.          SiO₂ is a hard material at room temperature.

D.         SiO₂ dissolves in water to give an acidic solution.

除了上次提及的鑽石、石墨及二氧化矽外，硼(Boron)及矽(Silicon)亦具有巨型共價結構，不過在考試中無須畫出此兩種元素的結構。矽的結構內全是由共價鍵組合出來、沒有任何簡單分子，它的傳熱能力和離子化合物及簡單分子一樣麻麻 (事實上傳熱能力好的都是金屬和石墨)。所以A及B都錯。

共價鍵及巨型共價結構

上回提到不同原子有不同方法達至octet structure︰金屬原子會和其最外層電子分開而變成陽離子(Cation, Positively-charged ion)及Delocalized electron，後者會在前者組成的金屬晶體游走。如金屬原子再加上非金屬原子就會組成離子鍵︰金屬原子同樣會放出電子而變成陽離子，但今回放出來的電子就被非金屬原子搶去、合體做陰離子(anion, negatively-charged ion)。陰陽離子再合體就成為離子化合物。

但如果一開始只有非金屬原子，就不能像離子化合物的非金屬原子一樣有金屬原子提供電子。這些非金屬原子要達到Octet structure最方便的方式就是兩粒原子互相分享電子(share electrons)。而兩粒原子所分享的電子數量是AA制，如果兩粒原子擁有相同的最外層電子的話它們只要各分享相同的電子就可穩定下來(如H₂, Cl₂, N₂, Cl-F)。但如果兩粒原子擁有不同的最外層電子就須視乎最外層電子較少的原子還需多少額外電子，再除另一款原子需要的電子數量去找出其Chemical formula。例如由碳和氧要組成化合物，碳(最外層電子較少)需要4粒電子，氧(最外層電子較多)需要2粒電子，所以碳需要(4/2=)2粒氧才會穩定。故此由碳和氧會組合出二氧化碳CO₂。