SiO₂的空间结构
SiO₂ 存在多种晶型,常见的石英晶体是其典型代表。在SiO₂ 晶体中,每个硅原子以共价键与4个氧原子相连,形成正四面体结构,硅原子位于正四面体的中心,氧原子位于正四面体的四个顶点 。而每个氧原子又与两个硅原子相连,这样SiO₂ 就形成了一个三维的网状立体结构,这种结构使得SiO₂ 具有较高的硬度和熔点。可以把它想象成一个巨大的、相互连接的正四面体集合体,整个晶体中不存在单个的SiO₂ 分子,化学式SiO₂ 仅表示硅、氧原子的最简比例关系。
Si的空间结构
单质硅的结构类似于金刚石。硅原子之间通过共价键相互连接,每个硅原子与周围4个硅原子形成正四面体结构单元。这些正四面体结构单元在空间中无限延伸,构成了立体网状的晶体结构。硅晶体中所有硅原子的地位等同,这种结构赋予硅晶体一定的硬度和较高的熔点等物理性质。
P₄的空间结构
P₄ 分子是正四面体结构。四个磷原子位于正四面体的四个顶点上,四个磷原子之间通过共价键相连。P₄ 分子中磷 - 磷键的键角为60° ,整个分子呈现出规则的正四面体形状,是一个独立的小分子。与SiO₂ 、Si 的网状结构不同,P₄ 以单个分子形式存在,分子间通过范德华力相互作用形成白磷等物质 。