Ізоморфізм (хімія)

Ізоморфі́зм — здатність атомів і молекул до взаємного заміщення у кристалічних ґратках. Речовини, які здатні проявляти ізоморфізм, називають ізоморфними.

Форстерит.

Загальна характеристика

Термін ізоморфізм був введений Ейльгардом Мічерліхом у 1819 році.

У кристалічних сумішах іони, атоми чи їхні сукупності, заміщують аналогічні структурні одиниці, близькі за своїми ефективними радіусами і кристалізуються в однакових формах. Внаслідок таких процесів утворюються ізоморфні суміші, котрі є твердими розчинами заміщення.

Розрізняють ізоморфізм: гетеровалентний, ізовалентний, аномальний, блоковий, досконалий або безперервний, полімерний, полярний та ін.

Ізоморфізм є основною причиною наявності у рудах легко- і важкофлотованих різновидів одного й того ж мінералу.

Приклад. Вміст заліза і магнію змінюється між крайніми членами ізоморфного ряду олівіну: форстеритом Mg₂[SiO₄] і фаялітом — Fe₂[SiO₄].

Різновиди ізоморфізму

ІЗОМОРФІЗМ АНОМАЛЬНИЙ — ізоморфізм випадковий, викликаний близькістю деяких параметрів структури.

ІЗОМОРФІЗМ БЕЗПЕРЕРВНИЙ (ДОСКОНАЛИЙ) — ізоморфізм із широкою областю та безперервним рядом змішаних кристалів.

ІЗОМОРФІЗМ БЛОКОВИЙ — ізоморфізм, який виявляється у субмікронних проростаннях кристалів.

ІЗОМОРФІЗМ ГЕТЕРОВАЛЕНТНИЙ — заміщення в структурі кристалів одних йонів іншими, відмінними за валентністю, але близькими за радіусом.

ІЗОМОРФІЗМ ДОСКОНАЛИЙ — ізоморфізм з широкою областю та безперервним рядом змішаних кристалів.

ІЗОМОРФІЗМ ІЗОВАЛЕНТНИЙ — заміщення в структурі кристалів одних йонів іншими, однаковими за валентністю.

ІЗОМОРФІЗМ КОМПЕНСАЦІЙНИЙ — заміщення одного елемента, якого не вистачає в розплаві чи розчині, домішками, що призводить до підвищення вмісту елементів-домішок у мінералах.

ІЗОМОРФІЗМ НЕДОСКОНАЛИЙ (ОБМЕЖЕНИЙ, ПЕРЕРИВЧАСТИЙ) — ізоморфізм, при якому відношення кількості елемента, який заміщає, до заміщеного, знаходиться в певних межах. Наприклад, ортоклаз і альбіт ізоморфні при високих т-рах, а з пониженням т-ри вони розпадаються на окремі мінерали.

ІЗОМОРФІЗМ ОСОБЛИВОГО РОДУ — явище, при якому в кристалічну ґратку однієї сполуки включені шари або блоки інш. сполуки субмікроскопічних розмірів. При цьому утворюються своєрідні кристалозолі.

ІЗОМОРФІЗМ ПОЛІМЕРНИЙ — ізоморфізм, при якому кілька комірок однієї структури утворюють одну комірку іншої структури, наприклад, ізоморфізм у випадку TiO₂ — FeNb₂O₆.

ІЗОМОРФІЗМ ПОЛЯРНИЙ (СПРЯМОВАНИЙ) — вибіркова здатність йонів до ізоморфного заміщення, зумовлена енергетичним виграшем.

Джерела

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
• Химический энциклопедический словарь / Под ред. И. Л. Кнунянца. — М. : Сов. энциклопедия, 1983. — 792 с. (рос.)