Az izomorfizmus jelensége
Az ásványok között nincs kémiailag tiszta anyag. Szerkezete különböző kémiai szennyeződéseket tartalmaz. Néhány ásványi anyagban a szennyeződések mennyisége elhanyagolható - ezek állandó összetételű ásványok, például kvarc, halit, ahol a szennyeződések mennyisége nem haladja meg a 0,01% -ot.
Az egyéb ásványi anyagok különböző (kicsi vagy nagy mennyiségben) mennyiségben tartalmaznak kémiai szennyeződéseket. Így a sphalerite (ZnS) különböző mintáiban a vas mennyisége 0-20 ° C között változik. a Zn és Fe összegének% -a. Az ilyen ásványi anyagokat változó összetételű ásványoknak nevezik. Ennek fő oka az izomorfizmus jelensége.
Az izomorfizmus az egyes kémiai elemek ásványi anyagának kristályrácsjában való szubsztitúciója mások által. Az izomorfizmusra példa a magnezit MgCO3 és a siderit FeCO3 izomorfizmusa. Ezek az ásványi anyagok ugyanolyan formájú kristályokkal rendelkeznek. Az MgCO3 és a siderit FeCO3 anyagok között vannak összes közbenső összetételű fajták. Amint azt mondják, folyamatos (szilárd) (kristályos) megoldásokat képeznek. Írd le az ilyen ásványi anyagok formuláit az elemek kombinálásával izomorf módon egymással helyettesítve, az elemek között (Fe, Mg) CO3. Ha tudjuk, hogy a pontos mennyiségi aránya ezen elemek, az együtthatók vannak írva a képletben: .. (Mg0,8 Fe0,2) 1,0 CO3, stb Itt, az összege együtthatók a zárójelben az összege az együtthatók a zárójelbe: 0,8 + 0,2 = 1.0.
Ha egy atomot izomorf módon egy másik helyettesíti, akkor nincs jelentős változás a kristályrácsban. Ezért az izomorfizmus jelenségéhez a következő feltételek szükségesek: 1) az izomorphikusan helyettesített elemek ion sugarainak szorosnak kell lenniük; 2) az elemek kémiai tulajdonságainak közelségét; 3) az ásványi kristályszerkezet elektro-neutralitásának megőrzése.
Párosított magnezit - sziderit sugarak Mg 2+ (0,078 nm) és Fe 2+ (0082), közel kémiai tulajdonságai is hasonlóak, a két vegyértékű, azaz semlegességét a kristályrács megmarad ...
Az izomorfizmus típusai
izomorfizmus típusok különböznek a természetben megőrzése elektromos semlegesség a kristályrács (a kompenzáció típus vegyértékek) száma atomok bevont izomorf cseréje izomorf strukturális helyzetét szennyeződések, a fokú tökéletesség.
A valencia kompenzáció természete különbözteti meg az izovalens és a heterovalens izomorfizmust.
1) Az izovalens (például magnézium-MgCO3-siderit FeCO3) esetében az egyik elemet egy másik, ugyanolyan vegyértékű elem váltja fel, például Mg 2+ → Fe 2+.
2) Egy heterovalens izomorfizmusban különböző valencia ionok vesznek részt. Háromféle heterovalens izomorfizmus létezik:
Az üres álláshelyek megjelenése. Például a sphalerite ZnS indiummal (In 3+) való elegyítéssel. A három kristályrácsban lévő Zn 2+ helyek két indiumiont és egy üresedést engednek a 3Zn 2+ ← 2In 3+ ٱ sémában. Az ásványi szerkezet hibás. Egy üres álláshely jelenik meg. A fizikai kémiában az ilyen izomorf szennyeződésekkel rendelkező anyagokat szilárd kivonási megoldásoknak nevezik.
Heterovalens izomorfizmus egy további atom bevezetésével az intersticiális térbe. Példa erre a kvarc. Például az ametisztben nincs jelentéktelen keverék (0,01%) vas és lúgok. Úgy vélik, hogy a kvarc kristályrácsában lévő vas szilíciumpozíciókat foglal el, és a Si 4+ ← Fe 3+ rendszerben helyettesíti. Az R + alkálifém kationokat a kvarc kristályrácsának intersticiális térébe helyezzük, hogy kompenzáljuk a valenciát. Az izomorfizmus általános szerkezete a következő: Si 4+ ← Fe 3+ R +.
Heterovalens szubsztitúciós izomorfizmus. Plagiocláz például. A plágioclázok változó összetételű kalcium-nátrium-feldspárok. A Na (AlSi3O8) és a Ca (Al2Si208) ásványi anyagai közötti köztes fajták létrejöttek. Az izomorfizmus a Na + Si 4+ ← Ca 2+ Al 3+ rendszer szerint folytatódik. míg az atomok száma változatlan marad és a kristályrács elektromos semlegessége továbbra is fennmarad. A nátrium és a kalcium atomjai ugyanazon rácspontok között helyezkednek el, egymást helyettesítve, ugyanez vonatkozik a szilíciumra és az alumíniumra. Ez a típus a heterovalens izomorfizmus között a legfontosabb.
Az izomorfizmus a tökéletesség foka szerint tökéletes (korlátlan) és tökéletlen (korlátozott).
1) korlátlan izomorfizmus - .. Ha lehetséges teljes csere néhány más atomok, azaz, lehet, hogy két szélső és mindent-között a készítmény ásványi anyagok, mint például egy sor magnezit - sziderit.
2) Korlátozott izomorfizmus, ha az izomorf szennyeződés mennyisége nem haladhatja meg a határértéket. Például korund és rubin, amelyekben a króm mennyisége nem haladhatja meg az 1,5-2% Cr2O3-ot.