Izomorfizmus és polimorfizmus - stadopedia
Sok kristályos anyagnak ugyanaz a szerkezete. Ugyanakkor ugyanaz az anyag különböző kristályos szerkezetű lehet. Ez tükröződik az izomorfizmus és a polimorfizmus jelenségeiben.
Az izomorfizmus abban áll, hogy az atomok, ionok vagy molekulák képesek helyettesíteni egymást kristályos szerkezetekben. Ez a kifejezés (a görög „Izosov” - egyenlő és „Morph” - forma) által javasolt E. Mitscherlich 1819 izomorfizmus jogot formálhatók E. Mitscherlich 1821 ily módon: „A azonos számú atomot csatlakoztatva azonos módon, így ugyanazok a kristályos formák, míg a kristályos forma nem függ az atomok kémiai természetétől, hanem csak számuk és relatív helyzetük alapján határozzák meg. "
Az izomorfizmus elterjedt a természetben. A legtöbb ásványi anyag összetett összetételű összetételű izomorf keverék. Például egy sphalerit ZnS ásványban a cinkatomok legfeljebb 20% -a helyettesíthető vasatomokkal (itt a ZnS és FeS különböző kristályszerkezetei vannak). A ritka és szétszórt elemek geokémiai viselkedése, azok kőzetekben és ércekben történő eloszlása, ahol izomorf szennyezések formájában találhatók, az izomorfizmushoz kapcsolódik.
Az izomorf szubsztitúció meghatározza a modern technológia mesterséges anyagainak sok hasznos tulajdonságát - félvezetők, ferromágnesek, lézeranyagok.
Számos anyag képezhet kristályos formákat, amelyek különböző szerkezetűek és tulajdonságokkal rendelkeznek, de ugyanazt a készítményt (polimorf modifikációkat). Polimorfizmus - a szilárd anyagok és a folyékony kristályok képessége két vagy több formában létezik, különböző kristályszerkezettel és ugyanolyan kémiai összetételű tulajdonságokkal. Ez a szó a görög "polymorphos" -ból származik - változatos. polimorfizmus jelenséget fedezte M.Klaprotom, aki 1798-ban felfedezte, hogy két különböző ásványi - kalcit, aragonit - azonos kémiai összetételű CaCO3.
Polimorfizmus egyszerű anyagok közkeletű allotropism, ugyanabban az időben, a koncepció a polimorfizmus nem egy nem kristályos allotropic formák (például, gázhalmazállapotú O2 és O3). A polimorf formák tipikus példája a szén (gyémánt, lonsdaleit, grafit, karabinerek és fullerének) módosítása, amelyek jelentősen különböznek a tulajdonságokban. A grafit a szén stabilitásának legstabilabb formája, azonban a normál körülmények között végzett további módosítások a kívánt időig tarthatnak. Magas hőmérsékleten grafit alakul ki. A gyémánt esetében ez akkor fordul elő, ha az oxigén hiányában 1000 ° C fölé hevítik. A fordított átmenet sokkal nehezebb. Nem csak a magas hőmérséklet (1200-1600 ° C), hanem az óriási nyomás is szükséges - akár 100 ezer atmoszféra. A grafit gyémántra történő átalakítása könnyebb az olvadt fémek (vas, kobalt, króm stb.) Jelenlétében.
Abban az esetben, molekuláris polimorfizmusok kristályok manifesztálódik különböző csomagolási a molekulák a kristály, vagy változó alakja a molekulák és a kristályok ion - egy másik kölcsönös elrendezése kationok és anionok. Néhány egyszerű és összetett anyag több mint két polimorf módosulattal rendelkezik. Például a szilícium-dioxid tíz módosítása, kalcium-fluorid - hat, ammónium-nitrát - négy. A polimorf módosulatokat általában görög betűk jelölik # 945,; # 946;, # 947;, # 948;, # 949;. Az alacsony hőmérsékleten stabilan változásoktól.
Amikor több polimorf módosítással rendelkező anyag gőzéből, oldatából vagy olvadékából kristályosodik, először olyan alakulást alakítanak ki, amely kevésbé stabil az adott körülmények között, ezáltal stabilabbá válik. Például, amikor a foszfor gőz kondenzálódik, fehér foszfor képződik, amely lassan normál körülmények között, és fűtött állapotban vörös foszforra vált. Amikor az ólom-hidroxid dehidrálódik, először (kb. 70 ° C) egy kevésbé stabil sárga # 946; -PbO, kb. 100 ° C, pirosra fordul # 945; -PbO, és 540 ° C-on - újra be # 946; -PbO.
Az egyik polimorf módosítás másikba történő átmenetét polimorf transzformációknak nevezzük. Ezek az átmenetek akkor fordulnak elő, amikor a hőmérséklet vagy nyomás változik, és a tulajdonságok nem folyamatos változása társul.
Az egyik módosítás másikba történõ átalakulása visszafordítható vagy visszafordíthatatlan lehet. Így, ha melegítik fehér lágy grafitos anyag összetétele BN (bór-nitrid) keresztül 1500-1800 ° C, a nyomás pedig több tíz atmoszféra kialakult a magas hőmérsékletű módosítás - borazon, keménység közel a gyémánt. Mivel a hőmérséklet és a nyomás a szokásos körülményeknek megfelelő értékekre csökken, a borazon megőrzi szerkezetét. A reverzibilis átmenet egyik példája a kén (rhombikus és monoklinikus) két módosításának kölcsönös konverziója 95 ° C-on.
A polimorf transzformációk jelentős strukturális változások nélkül folytathatók. Néha nincs változás a kristályszerkezetben, például az átmenetben # 945; -Fe be # 946; -Fe 769 ° C-on, a vas szerkezete nem változik, de a ferromágneses tulajdonságai eltűnnek.
8. kérdés: A Bernoulli-egyenlet. Az áramlás és a sebesség mérése.