Ізоморфізм

Ізоморфізм

Важливою особливістю кристалізації є те, що хімічний склад речовини може змінюватися без істотної перебудови загального каркаса, утвореного атомами. У речовинах такого роду морфологія кристалів залишається однакової або майже однакової, і, якщо кристали не ставляться до кубічної сингоній, при зміні хімічного складу відбувається поступова зміна кутів між гранями й фізичних властивостей: показників переломлення й питомої ваги. Ця властивість називається ізоморфізмом від грецьких слів taog (рівний) і цорфт, (форма).
Найвідоміший приклад ізоморфної групи серед дорогоцінних каменів — сімейство гранатів: гроссуляр Ga
Al
(Si0
)
, пирон Mg
Al
(Si0
)
, альмандин Fe
Al
(Si0
)
, спессартин Мп
А1
-(Si0
)
, андрадит Ca
Fe
(Si0
)
иуваровит Ca
Cr
(Si0
)
. Як буде показано нижче, жоден з аналізів гранату не відповідає точно який-небудь із цих формул, і сполука будь-якого гранату можна описати як суміш у різних пропорціях двох або декількох головних членів цього сімейства. Звідси ясно, що алюміній може заміщатися в будь-якій кількості тривалентним (окісним) залізом або хромом, і точно так само кальцій може заміщатися магнієм, закисним залізом або двовалентним марганцем. Насправді, заміщення алюмінію окісним залізом, а кальцію — закисним залізом або магнієм постійно зустрічається в мінералах, а це пояснює відмінність показників переломлення й удельното ваги певних мінералів, нанример олівіну (хризоліту) т& шпінелі. Олівін фактично являє собою групу ізоморфних мінералів, двома кінцевими членами якої є форстерит — силікат магнію й фаяліт — силікат заліза. Пізніше ми розглянемо зміни в хімічному складі шпінелі
,.
Прикладом іншого роду служить важлива; група породотвірних мінералів — плагіоклазів, яку можна описати як ізоморфну суміш різних часток альбіту Naalsi
0
і анортиту Caal
Si
0
. У цьому випадку взаємно заміняються дві п`ятивалентні пари: Na
Si
і Са
А1
У деяких речовинах заміщення одних атомів іншими відбувається дуже вільно. Наприклад, у турмаліні, крім заміщення натрію кальцієм, спостерігаються й інші взаємні заміщення, у яких беруть участь алюміній, титан, залізо, марганець, магній і літій, а також кисень, гідроксил і фтор. По суті справи фактором, що вирішує, дозволяють атому зайняти місце в даній кристалічній решітці, є його розмір
8.