Много кристални вещества имат една и съща структура. В същото време, от същия материал, могат да образуват различна кристална структура. Това е отразено в явленията на изоморфизъм и полиморфизъм.
Изоморфизъм е способността на атоми, йони, молекули или заменят взаимно в кристалните структури. Този термин (от гръцки "Izosov" - равен и "Morph" - форма) беше предложен от Е. Мичерлих през 1819 изоморфизъм право да бъде формулиран от Е. Мичерлих през 1821 следния начин: "В същия брой атоми свързани по същия начин, се получава други кристални форми, където кристалната форма не зависи от химическата природа на атомите, и определя само от техния брой и относително положение ".
Изоморфизъм е широко разпространен в природата. Повечето минерали е изоморфни сложна смес от променлив състав. Например, в ZnS минералните сфалерита до 20% от цинкови атоми са заместени с атоми желязо (където ZnS и FES имат различни кристални структури). С свързана изоморфизъм геохимични поведението на редки и микроелементи, тяхното разпределение в скали и руди, където те се държат като изоморфни примеси на.
Изоморфно заместване определя много от полезните свойства на изкуствени материали с модерни технологии - полупроводници, феромагнитни материали, лазерни материали.
Много вещества могат да образуват кристални форми с различна структура и свойства, но със същия състав (полиморфи). Полиморфизъм - Способността на твърди и течни кристали съществуват в две или повече форми с различна кристална структура и свойства на същия химичен състав. Тази дума идва от гръцките "polimorfos" - разнообразна. полиморфизъм феномен е открит M.Klaprotom, който през 1798 открито, че две различни минерални - калцит и арагонит - имат същия химичен състав СаСО3.
Полиморфизъм прости вещества обикновено посочени allotropism, в същото време, концепцията на полиморфизъм не е не-кристални алотропна форми (например газообразен О2 и О3). Типичен пример на полиморфни форми - въглеродни модификации (диамант lonsdalite, графит, фулерени и carbyne), които се различават значително в техните свойства. Най-стабилната форма на съществуване на въглерод е графит, но други модификации при нормални условия могат да бъдат поддържани за неопределено време. При високи температури, те се превръщат в графит. В случай на диамант това се случва при температура над 1000 ° С в отсъствие на кислород. Обратният преход е много по-трудна за изпълнение. Това изисква не само висока температура (1200-1600 ° С), но също така и огромен налягане - до 100 хиляди атмосфери. Превръщането на графита към диамант е по-лесно в присъствието на разтопени метали (желязо, кобалт, хром и други).
В случай на кристали молекулни полиморфизми се проявява в различни опаковки молекулите в кристала, или промяна на формата на молекули и кристали в йон - в различна взаимното разположение на катиони и аниони. Някои прости и сложни вещества, имат повече от две полиморфни. Например, силициев диоксид има десет изменения, калциев флуорид - шест, амониев нитрат - четири. Polymorphs обикновено означени с гръцките букви # 945;, # 946;, # 947;, # 948;, # 949;. тъй като модификации, които са стабилни при ниски температури.
При кристализация от парата, разтвор или стопилка вещество с няколко полиморфни първата модификация се образува по-малко стабилен при тези условия, които след това се превръщат в по-стабилна. Например, бял фосфор се образува което бавно при нормални условия, но когато се нагряват бързо се превръща в червен фосфор с кондензация фосфор пара. Когато първата олово обезводняване хидроксид (около 70 ° С) се получава по-малко стабилен при ниски температури жълти # 946; -PbO, около 100 ° С се превръща в червена # 945; -PbO, и при 540 ° С - отново # 946; -PbO.
Преход от една полиморфна в друга се нарича полиморфен трансформации. Тези преходи се появяват, когато промяна на температурата или налягането и придружени от рязка промяна в свойствата.
Процесът на преминаване от една към друга модификация може да бъде обратимо или необратимо. По този начин, когато се нагрява бял мек материал графит състав на BN (борен нитрид) при 1500-1800 ° С и налягане от няколко десетки атмосфери формира неговата висока температура модификация - borazon, твърдост близо до диамант. Чрез понижаване на температурата и налягането на стойности, съответстващи на обичайните условия, borazon запазва своята структура. Един пример на обратим преход може да служи като взаимното превръщане на две модификации на сяра (Орторомбичните и моноклинни) при 95 ° С
Полиморфни трансформации могат да се провеждат без значителна промяна в структурата. Понякога промяната в кристална структура липсва, например, при преминаване # 945; -Fe в # 946; -Fe при 769 ° С желязо структура не се променя, но неговите феромагнитни свойства изчезват.
Въпрос 8. уравнение на Бернули. За измерване на дебит и скорост.
Свързани статии