Wie würden Strände aussehen, wenn Silizium sich nicht an Sauerstoff binden würde?

Ich war kürzlich an einem Strand und habe darüber nachgedacht, wie es aussehen würde, wenn Silizium Sauerstoff nicht sehr gut/überhaupt nicht binden würde , vielleicht ähnlich wie Gold.

Ich bin mir nicht sicher, ob etwas anderes den Platz des Sauerstoffs einnehmen und eine ähnliche Umgebung wie an einem Strand schaffen würde, da Silizium im Periodensystem dem Kohlenstoff sehr ähnlich ist (vielleicht Wasserstoff aufgrund seines Überflusses?).

Silizium ist auch das zweithäufigste Element in der Erdkruste und hat eine hohe Affinität zu Sauerstoff.

Es muss keine grundlegende Änderung in der Funktionsweise der Chemie geben, vielleicht macht eine KI der ersten Zivilisation, die jemals im Universum existierte, dies einfach so, indem sie die physikalischen Regeln (soweit so etwas tatsächlich existiert) auf subtile Weise in dem Bereich in der Umgebung ändert um zu bewahren, wie die Chemie normalerweise funktionierte, nur abzüglich dieser einen Ausnahme.

Wie genau würde ein Strand aussehen, da er hauptsächlich aus SiO_2 besteht? Würden Strände metallischer aussehen? Würden die Strände größtenteils gleich bleiben, aber nur mit Silizium, das anstelle von Sauerstoff an andere Elemente gebunden ist?

...wir haben vielleicht nicht einmal einen Planeten, auf dem wir Strände haben könnten! Ein großer Teil der Erdkruste besteht aus SiO2
Das bedeutet nicht, dass wir keinen Planeten hätten. Das Si könnte noch da sein. Ich weiß aber nicht, wie es ohne Sauerstoff wäre. Selbst dann könnte unsere KI dies nur auf die Region innerhalb der Strände beschränken.
„Selbst dann könnte unsere KI dies auf die Region innerhalb der Strände beschränken.“ Die genauen Implementierungsdetails werden hier von Bedeutung sein. Auf die eine Weise falsch gemacht, frieren alle Strände zu, da die KI Bindungsenergie bereitstellen muss, um das Si aus dem O zu befreien. Auf die andere Weise falsch gemacht, erschaffst du aus Versehen eine unendliche Energiemaschine und zerstörst damit das gesamte Universum.
@CortAmmon Nein? Wenn es Regeln gibt, die wir nicht verstehen, hinter den Kulissen manipuliert zu werden, kann das Ändern der Regeln mehr Energie erfordern, als Sie aus all den sich neu bildenden Bindungen herausbekommen, wodurch eine unendliche Energieerzeugung verhindert wird. Nur weil Sie unendlich viel Energie bekommen können , heißt das nicht, dass Sie derzeit unendlich viel Energie haben, die das Universum auseinanderreißen. Wir wissen nicht genau, ob unendliche Energie möglich ist, nur dass alle Versuche, eine solche Maschine herzustellen, scheitern. Es gibt keine Garantie dafür, dass die Gesetze der Thermodynamik tatsächlich wahr sind.
Nicht alle Strände bestehen hauptsächlich aus Siliziumdioxid. ZB schwarze Sandstrände (verschiedene vulkanische Mineralien), Korallenstrände (hauptsächlich Kalziumkarbonat), Kalksteinstrände, solche mit viel Glimmer und Feldspat ... Und ich stelle mir vor, Titan könnte Strände aus Wassereis haben :-)
Damit sich Silizium nicht an Sauerstoff bindet, müssen Sie die Chemie ändern. Nichts wäre mehr wie zuvor.
"Hard-Science" für eine Frage, die von der Prämisse ausgeht, dass die Quantenelektrodynamik nicht funktioniert? Und doch wurde diese Frage auf einem Computer getippt, der sie an ein weltumspannendes Netzwerk schickte. (Hinweis: Es ist tatsächlich möglich, fast sicher, dass es viele Gesetze der Physik gibt, die noch nicht bekannt sind. Andererseits sind wir absolut sicher, dass diese Gesetze, was auch immer diese Gesetze sein mögen, das Verhalten von Elektronen unter normalen Bedingungen nicht beeinflussen .)
@SarahSzabo Hier ist ein Beispiel für die Art von Possen, mit denen Sie fertig werden müssen. Ich hole etwas SiO2 von irgendwo anders als der Strandregion. Ich werfe das SiO2 an den Strand, lasse diese neuen Gesetze der Physik wirken und verwandle es für mich in Si und O2. Lass es den Sand für mich in Silizium verwandeln und O2 in die Atmosphäre freisetzen. Dann bringe ich das Silizium zurück aus dem Strand, zermahle es und verbrenne es, verwandle es wieder in SiO2 und erzeuge Energie, um damit zu arbeiten. Dann gehe ich zurück zum Strand und wiederhole es.
Sie können vielleicht einen wirklich speziellen Grund zusammenschustern, warum SIO2 im globalen Sinne thermodynamisch nicht vorzuziehen ist, aber es in Regionen zu tun, wird mit Schwierigkeiten verbunden sein.
Ich denke, wie Sie Ihre Prämisse formuliert haben, ist keine gute Idee. Was eine Bindung ist, ist irgendwie ein unscharfes Konzept. Ich möchte nicht ins Detail gehen, aber es wird wirklich kompliziert zu definieren, was Sie hier wirklich vermeiden wollen. Ich denke, wenn Sie diesen Weg gehen, werden Sie sich bald in eine Ecke gedrängt finden, aus der Sie ohne ein so detailliertes Verständnis der Chemie nicht mehr herauskommen, dass Sie die Frage leicht selbst beantworten können. Ich denke, es ist eine berechtigte Frage, aus welchem ​​​​Stoff Strände oder so gemacht werden können, aber Sie werden mit diesem Konzept viel Kritik auf sich ziehen
Das ist wie die Frage: „Wie wäre 8, wenn man 5 und 3 nicht addieren könnte?“
@CortAmmon Ja, und ich habe diese Ideen vorweggenommen und darauf geantwortet, indem ich sagte, dass das Ändern der Regeln möglicherweise Energie erfordert. Also: Sie bringen SiO2 ins Feld, die Maschine, die das Feld erzeugt, verliert 5 Joule Energie und entfernt den Sauerstoff, dann nehmen Sie Si aus dem Feld und verbrennen Si in einer Sauerstoffatmosphäre und setzen 3 Joule frei, die in chemischer potentieller Energie gespeichert sind. Keine unendliche Energie, keine Verletzungen des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik.
@Spencer Das ist es nicht . Als Axiom zu postulieren, dass fortgeschrittenere Intelligenzen die Physik nicht manipulieren können, weil sie ein größeres Wissen als wir haben, um ein anderes Gebiet wie die Chemie auf so subtile Weise zu „verändern“, widerspricht der Geschichte. Zugegeben, das ist eine theoretische Frage, aber ich sehe keinen Grund, warum die Prämisse unmöglich ist. Man dachte, die Newtonschen Gesetze seien das Ende aller Dinge, aber Einstein kam und zeigte, dass Dinge, die von der Newtonschen Mechanik für unmöglich gehalten wurden, vollkommen im Bereich der Plausibilität lagen.

Antworten (1)

Die Antwort hängt ganz davon ab, welche Magie Sie verwenden. Die Antwort könnte sehr gut Siliziumkörner sein, genau wie elemtilas gepostet . Es scheint jedoch, dass Siliziumnitrid Bindungen bildet, die günstiger sind als die Silizium-Silizium-Bindungen (322 kJ / mol statt 226 kJ / mol), sodass es im Laufe der Zeit dieser Reaktion unterliegen könnte. Der Prozess zur Herstellung von Siliziumnitrid wird typischerweise bei hohen Temperaturen (1850°C) durchgeführt, so dass der Prozess bei Raumtemperatur sehr langsam sein kann. Glücklicherweise können wir uns Zeit nehmen, wenn wir über Strände sprechen. Es sind geologische Schuppen!

Ich denke, die Stickstoffbindungen sind das wahrscheinlichste Ergebnis. Es ist ein weiteres häufig vorkommendes Element, und es ist gasförmig, was bedeutet, dass es die Siliziumkörner natürlich jederzeit umspült. Es gibt andere Siliziumverbindungen wie die Silizide, aber sie binden an ein Metall, und das ist möglicherweise keine physikalisch günstige Reaktion, da die Reagenzien nicht oft in Kontakt kommen würden.

Natürlich müssen wir auch die Magie berücksichtigen. Nach dieser Schätzung gibt es an den Stränden der Welt etwa 700.000.000.000 Kubikmeter Sand. Bei 1602 kg/m^3 trocken verpackt sind das 1.121.400.000.000.000 kg Sand. Unter der Annahme, dass es sich hauptsächlich um SiO2 handelt, sind das 0,06008 kg/mol, das sind etwa 16,6 mol/kg oder 18.615.240.000.000.000 mol Siliziumdioxid. Bei ungefähr 621 kJ/mol Bindungsenergie sind das 11.560.064.040.000.000.000 kJ Energie, um sie auseinander zu reißen. Wenn man einige Nullen abzieht, sind das 11.560.064.040 TJ, was in der Größenordnung der „gesamten fossilen und nuklearen Energiequellen auf dem Planeten“ liegt.

Mein Punkt ist also, um so viel Energie zu verbrauchen, muss jemand den Sand im Badeanzug wirklich satt haben!

Tolle Antwort, ich schätze auch den Humor. Welchen Zustand würden Sie erwarten, dass Si3N4 ein ziemlich hartes Material zu sein scheint? In welchem ​​Zustand würde sich das Siliziumnitrid nach langer Zeit auf geologischen Skalen befinden? Typisches Siliziumdioxid ist sehr körnig, aber würde es, sobald es in das Feld eintritt, Flocken statt feiner Körner oder ein anderes Muster bilden?
@SarahSzabo Ich weiß nicht genug über die Verbindung, um es mit Sicherheit zu sagen, aber ihr besonderes sechseckiges Muster (Nr. 173) scheint von mehreren Verbindungen geteilt zu werden, die sich allmählich abnutzen und nicht brechen. Möglicherweise sehen Sie ein Bündel von Partikeln, die von dem feinen Staub scharfer Ecken umgeben sind, die abgebrochen wurden. Die Struktur hängt aber auch davon ab, wie der Sauerstoff aus dem SI abgezogen wird. Das wird ein sehr invasiver Prozess sein, bei dem viel Energie vergeudet wird. Ich denke, Sie können das Ermessen des Autors hinsichtlich der Form des Si in das Feld einbeziehen
und ich gehe davon aus, dass sich die Form des Si, das hineingeht, im Allgemeinen nicht so sehr ändert, sobald es nitriert.
@Sarah Szabo: Typisches SiO2 ist nicht körnig. Er kommt als unterschiedlich große Kristalle in Gestein vor (suchen Sie beispielsweise nach „großer Quarzkristall“) und als Adern zB in Granit. Es ist nur an Stränden körnig, weil es durch Erosion in Stücke gebrochen wurde. Wie ich oben erwähnt habe, können andere Materialien Sand bilden. (Und als Kuriosität habe ich einen etwa softballgroßen Quarzstein, den ich von einem Strand in Nordnorwegen abgeholt habe, von einem „Strand“ mit ähnlich großen Steinen, also besteht nicht der gesamte „Sand“ aus winzigen Körnern).
Ihre Strände werden unsichtbar sein. Alle starken Gesteine ​​basieren auf SiO2. Ohne dies würden sich einfach keine Kontinentalplatten bilden, da das Material, aus dem sie bestehen, zu schwach wäre, um sich selbst zu tragen. Verliere alle Berge, verliere Kontinentalplattenstrukturen und die ganze Welt wird zu einem seichten Meer. Alles Meer = keine Strände.
Wie würden Strände aussehen, wenn Silizium sich nicht an Sauerstoff binden würde?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v