Валентность элемента в соединении определяется числом химических связей, которые атом элемента образует с другими атомами. Рассмотрим каждое из данных соединений отдельно.
SiO₂ (диоксид кремния)
В молекуле SiO₂ кремний (Si) связан с двумя атомами кислорода (O). Кремний обычно проявляет валентность IV (4), так как у него на внешнем энергетическом уровне есть 4 электрона, которые он может использовать для образования ковалентных связей. В структуре диоксида кремния каждый атом кремния образует четыре ковалентные связи, по две связи с каждым из двух атомов кислорода. Однако SiO₂ не является молекулярным соединением в привычном смысле, поскольку он образует сетчатую структуру, где каждый атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода, а каждый атом кислорода делит электроны с двумя атомами кремния. Поэтому в сетчатой структуре кварца каждый атом кислорода фактически образует по две связи с атомами кремния.
CO₂ (диоксид углерода)
В молекуле CO₂ углерод (C) также связан с двумя атомами кислорода, но углерод образует с каждым атомом кислорода по двойной связи. Углерод в этом соединении проявляет валентность IV (4), поскольку он использует все свои четыре валентных электрона для образования двух двойных связей с двумя атомами кислорода. Каждая двойная связь состоит из одной сигма-связи и одной пи-связи. Оба кислорода в CO₂ проявляют валентность II (2), так как они образуют две связи с атомом углерода.
Подводя итог
И в SiO₂, и в CO₂ центральные атомы (кремний и углерод соответственно) проявляют валентность IV (4). Разница заключается в типе связей и пространственной структуре: SiO₂ имеет сетчатую структуру с ковалентными связями в трех измерениях, тогда как CO₂ представляет собой линейное молекулярное соединение с двумя двойными связями.