ＳｉＯ2とＨ［Ａｌ（ＯＨ）4］の反応を教えて下さい。

質問

２つもあるのですがどうか教えて下さい。

１．空気中でＳｉＯ2とＨＦが反応するときの式は、

　　ＳｉＯ2　＋　４ＨＦ　→　ＳｉＦ4　＋　２Ｈ2Ｏ

と教科書に載っています。酸化数が変わっていないので酸化還元反応じゃないはず。とすると酸塩基反応かと思うのです。でも中和だとするとＳｉＯ2が塩基性酸化物として反応しているということになってしまいます。だとすると

　　ＳｉＯ2　＋　２Ｈ2Ｏ　→　Ｓｉ4+　＋　４ＯＨ-
　　４ＨＦ　　　　　　　　　→　４Ｆ-　＋　４Ｈ+

となり、たすと最初の式が出てきますがＳｉＯ2は両性酸化物ではないはずなのでこの様な反応式の作り方はおかしいですよね。では最初の反応式はどうやって作るのでしょうか？それとも暗記するしかないのでしょうか？

２．バイヤー法はボーキサイトから純粋なＡｌ2Ｏ3を得る方法だと聞いています。まずボーキサイトを濃ＮａＯＨに入れて加熱することでＡｌ2Ｏ3だけを溶かし、その他の不純物を沈殿させるようですが、その反応式はなんとか作れました。そして次に水を加えてＡｌ（ＯＨ）3を沈殿させるようです。この時の反応式に関して質問があるのです。

　　Ｎａ［Ａｌ（ＯＨ）4］　→　ＮａＯＨ　＋　Ａｌ（ＯＨ）3

とあります。いろいろ考えてみましたが、これも酸化数は変わってないので酸化還元反応ではなくて酸塩基反応、中でも追い出し反応なのではないかと思うんです。もし水がＨ［Ａｌ（ＯＨ）4］よりも強い酸として働くなら

　　Ｎａ［Ａｌ（ＯＨ）4］　＋　Ｈ2Ｏ
　　　　　　　　　　↓
　　ＮａＯＨ　＋　Ｈ［Ａｌ（ＯＨ）4］）
　　　　　　　　　　↓
　　ＮａＯＨ　＋　Ａｌ（ＯＨ）3　＋　Ｈ2Ｏ

となる気がするのですがどうですか？アセチレンやアルコールが水よりも弱い酸としての性質を持つということなのでこれもそうなのかな～と思うんです。長々とすみません。よろしくお願いします。

回答No.6

ume_pyon

>ケイ素原子の３ｐ軌道や、炭素原子の３ｓ軌道や３ｐ軌道にハロゲンの非共有電子対が入ることはできないのですか？？

◆Cの3s，3p軌道に非共有電子対が入らない理由
直接的な文献が見当たらなかったので，私の推測をば．
まず，電子軌道は1s≪2s＜2p≪3s＜3p＜4s＜3d＜4p・・・のように，2pと3sは結構離れています．だから，最外殻である2pよりも比較的高エネルギーである3sや3pなどと相互作用しても，それほど安定化エネルギーは得られず，それどころか単に非共有電子対同士の電気反発のほうが起こりやすいのではないか（Cは原子半径が小さいので，F同士が接近しやすい）というのが推測です．

◆Siの3p軌道に非共有電子対が入らない理由
Siは3sと3p軌道が，sp3混成軌道を作っているから．

ちなみに，3s以上の軌道は，エネルギー的にそれほど大きな差がないので，混成軌道をつくりやすい傾向があるようです（私が今まで勉強した範囲では）．dsp2やd3sp3混成軌道など．
基本的に，軌道同士の相互作用は，各軌道の重なり積分Sについて，S=∫φAφBdτ = 0かどうかという計算に基づいて判断されます（S=0なら禁制，S=0以外であれば許容）．しかし，軌道が複雑になるにつれてこの計算も複雑になり，パソコンがないと予想ですら困難になります．興味がありましたら勉強してみてください．

>>CH3というのが電子を押し出す力が強いので（電子供与性なので），O(δ+)-H(δ-)というOの極性を薄めてしまいます．

すいません．寝ぼけてました．この発言，撤回させてください．
O-Hの場合，当然Oはマイナスに帯電します．つまりR-O(δ-)-H(δ+)ですね．
R-OH ←→ R-O- + H+の酸性を比較するには，中間体（この場合はアルコキシドイオン：R-O-のことです）の安定性を比較して，これが安定であるほど，この平衡は右に進みやすく，酸性が強いと言えます．

ところが，Rの電子供与性が強いものであれば，R-O(-)において，Oのマイナス性が高められます（Rの電子がOに押し出されるので）．すると，R-O(-)は全体として電子が局在化している（＝極性が強い）ので，R-O(-)は不安定になります．この結果，電子が局在化して不安定なR-O(-)を生成するよりも，R-OHのように，H+を結合させたままでいたほうがずっと安定化するので，平衡は左へ移動します．

また，もしもRが電子供与性の弱いものなら，Oのマイナス性はそれほど大きくなりません（電子の押し出し効果が弱いから）．したがって，この中間体は電子がそれほど局在化していないので，中間体として比較的安定に存在でき，あえてH+をくっつけたままでなくても安定でいられます．

（もちろん，H2OやCH3OHにしても，中間体（HO-やCH3O-）よりも，H+をくっつけたままのほうが全然安定であることには変わりませんが，相対的に考えると，HO-のほうが，CH3O-よりも安定であるということです）．
もしこれについて質問があるようでしたら，改めて別項目で質問しなおすといいですよ（私よりも詳しい人がたくさんいると思いますので）．

ちなみに，R-C=C-O-R'という有機化合物中ではO(δ+)になりますし，有機反応の中にはH-（マイナスに帯電した水素：ヒドリドといいます）というものもありますよ．

お礼

お礼が遅くなってしまいまして、どうもすみません。
国立大の受験に行っていたんです～。
無謀にも国立専願なので不合格だと浪人・・恐ろしいです（＾＾；

＞◆Cの3s，3p軌道に非共有電子対が入らない理由
＞電子軌道は1s≪2s＜2p≪3s＜3p＜4s＜3d＜4p・・・のように，2pと3sは結構離れています．

これは、エネルギーが低い順番なんですよね。
とてもよくわかりました。どうもありがとうございます。

＞◆Siの3p軌道に非共有電子対が入らない理由
＞Siは3sと3p軌道が，sp3混成軌道を作っているから．

あっ、そういえばそうですね。
つまんないことを言ってすみませんでした～。m(_ _)m
軌道とかＶＢ理論とか、あまり詳しくやってないんで
また大学に合格できたら学びたいと思います。

それ以下の回答も非常にわかりやすかったです。
これに関しては特に質問は（たぶん（爆）ないと思います。
どうもありがとうございました。