ИЗОМОРФИЗМ. ПОЛИМОРФИЗМ

Изоморфизм. Полиморфизм

Жоспар:

Изоморфизм

Изоморфизмге ұшырайтын минералдар

Изоморфизмнің түрлері

Изоморфизм құбылысына әсер етеін факторлар

Полиморфизм

Полиморфизм түрлері

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Тест тапсырмалары

Бақылау сұрақтары

Изоморфизм

Табиғи минералдардың ішінде химиялық құрамы жағынан таза болатындары сирек кездеседі. Олардың құрылымдары әртүрлі химиялық қосындылардан тұрады. Кейбір минералдарда мұндай қосындылар өте аз. Сондықтан да біз оларды құрамы тұрақты минералдар деп атаймыз. Мұндай минералдар қатарына кварц SiO2 (қосындылары Al, Fe, Na мөлшері 0, 01 %-дан аспайды), пирит FeS2 (мұндағы Co және т. б. қосындылар мөлшері 0, 5-1 %-дан аспайды), галит NaCl (оның тазалығы көп жағдайда 99, 9 %) . Басқа минералдар тобында мөлшері айтарлықтай көп қосындылар бірге кездеседі. Мысалы, сфалериттің құрамында темірдің қосындысы 0-25%-ға жетеді. Мұндай минералдарды құрамы ауыспалы минералдар деп атайды. Олардың құрамының ауыспалы болатының басты себебі - изоморфизм құбылысы. Изоморфизм бір кристалдық заттардың атомдары (иондары) басқа минералдардың кристалдық торында, атомдарын (иондарын) ауыстыру құбылысын атайды. Изоморфизм терминін минералогиялық әдебиетке 1819 ж. Австрия ғалымы Э. Митчерлих еңгізді. Ол химиялық құрамы 13 әртүрлі кристалдық заттардың сырт пішіні ұқсас болатынын байқаған.

Изоморфизм бар жерде тең формалас заттардан үздіксіз аралас қоспалар пайда болады. Изоморфизм беретін заттардың химиялық құрамы жағында да ұқсастық болады. Мысалы, көмір қышқыл тұздары, яғни карбонаттар изоморфизм береді; кальцит (СаС03) , магнезит (MgC03 ) , смитсонит (ZnC03) , сидерит (FеС03) , доломит [CaMg(C03) 2] сияқты минералдар да изоморфизм береді. Бұлардың барлығы тригондық сингинияда кристалданады да, жымдастығы әдемі ромбоэдр түрінде болады. Ромбоэдрлардың бұрыштары да бір-біріне ете жақын келеді. Табиғи изоморфтық қоспалардың құрамын құрылымдық формулада көрсетеді, жай жақшаның ішінде изоморфтық элементтерді бір-бірінен үтірмен бөледі. Сонымен, вольфрамиттің химиялық құрамы (Fe, Mn) [WO4] формуласымен көрсетіледі. Ол изоморфтық қоспа болып табылады, оның кұрылымында марганец атомдары темір атомдарын ауыстырады, және керісінше. Осы қатардың шеткі мүшелері ферберит Fe[WO4] және гюбнерит Mn[WO4] деп аталады. Минерал оливин (Mg, Fe) 2[SiO4] де изоморфтық қоспа болады, оның құрылымында магний атомдары темір атомдарымен ауысады.

Изоморфизмге ұшырайтын минералдар

смитсонит (ZnC03)

ИЗОМОРФИЗМНІҢ ТҮРЛЕРІ

Валенттіліктердің ауысу деңгейіне қарай

Изоморфтық қоспалардың құрылымдық жағдайына қарай

Изоморфизм құбылысының толық өтуіне байланысты

1. Валенттіліктердің ауысу деңгейіне қарай: а) изоваленттік изоморфизм - ауысуға түсетін элементтердің валенттілігі бірдей, мысалы, вольфрамит, онда mn+2, fe+2 ауысады; б) гетероваленттік изоморфизм - кристалдық құрылымдарда қарапайым ауысумен қатар күрделі кешенді ауысу өтуі мүмкін, классикалық мысал болып далашпаттар тобының минералдары плагиоклаздар 14 саналады, олар минералдардың үздіксіз қатары болады, онда са2+ және А13+ жұпы, na+ және si4+ (caal ↔ nasi) жұпына ауысады. Бұл қатардың шеткі мүшелері анортит ca[al2si2o8] және альбит na[alsi3o8] . Құрамы өзгергенде плагиоклаздардың қасиеттері де өзгереді. Изоморфизм нәтижесінде пайда болған ауыспалы химиялық құрамды қоспалар қатты ерітінділер деп аталады.

2. Изоморфтық қоспалардың құрылымдық жағдайына қарай: а) орын ауыстырудағы қатты ерітінділер; б) азайтудағы қатты ерітінділері (бос орындардың болуымен сипатталады) ; в) еңдіру қатты ертінділері (аралық изоморфизм пайда болуы нәтижесінде өтеді) .

3. Изоморфизм құбылысының толық өтуіне байланысты: а) жетілген немесе шектелген изоморфизм - ауысуға мүмкіндігі, белгілі бір шектен аспайтындығы (мысалы, корундта хромның алюминиймен ауысу мөлшері 1, 5 - 2 %-бен шектеледі) ; б) жетілмеген изоморфизм - ауысуға түсетін атомдарының бір-бірімен толық ауысуы (мысалы, магнезит-сидерит қатары) ; в) бағытталған полярлық изоморфизм (мысалы, алтынға кіретін мыстың мөлшері 20 %-ға дейін, ал алтынның мыстағы изоморфтық қосындысының мөлшері 2 - 3 %-дан аспайды) . Изоморфтық ауысулар жоғары температуралық жағдайда жеңіл өтеді. Кристалдық заттың химиялық құрамы өзгеруімен қатар, соған сәйкес құрылымы да өзгеруін морфотропизм дейді.

Изоморфизм құбылысына әсер ететін басты факторлар

Химиялық жағдай. Табиғатта бұл жағдай минералдық ортада бір-біріне ауыстыратын элементтердің біркелкілігіне немесе біреуі аз, екіншісінің көп болуына байланысты.

Температураның рөлі. Изоморфтық ауысулар жоғары температуралық жағдайда жеңіл өтеді. Мысалы, магмадан кристаллизациялану кезінде калийлі далашпаттары өз құрамына натрийді сіңіріп алады, кристаллизация өткеннен кейін (K, Na) (AlSi2O8) екі фазаға бөлінеді: (K) (AlSi2O8) және (Na) (AlSi2O8) .

Қысымның рөлі. Егер көлемдік әсер және оған байланысты қысым жоғары болса, заттардың изоморфтық ауысуы шектеледі, егер төмен болса, ұлғаяды. Заттың химиялық құрамы өзгеруімен қатар, соған сәйкес құрылымы да, өзгеруін морфотропизм дейді.

пОЛИМОРФИЗМ

«Полиморфизм» грек тілінен аударғанда «көп пішінді» деген ұғым береді. Құрамы бірдей заттардың әр түрлі структура құруын полиморфизм дейді. Полиморфизм - көп формалылық деген сөз, бұл изоморфизмға қарама-қарсы түсінік. Полиморфизмнің ең айқын мысалына көміртегін алуға болады. Куб формасында кристалданған көміртегі - алмаз, гексагон формасында кристалданған көміртегі -графит. Бұл екі минералдың химиялық тегі бір ғана көміртегі бола тұрса да, кристалдық формалары әр түрлі болғандықтан физикалық қасиеттері де әр түрлі болады. Полиморфизм құбылысына әртүрлі 15 элементтер және күрделі қосылыстар ұшырауы мүмкін. Химиялық құрамы бірдей, бірақ кристалдық құрылысы мен сингониясы бір-бірінен өзгеше келетін минералдардың тобын полиморфтық модификациялар деп атайды. Кубтық сингонияда кристалданатын алмас, гексагондық сингониядағы - графит, олардың формуласы - С, физикалық қасиеттері әртүрлі. Полиморфизм модификациялары: кальцит (тригондық) - арагонит (ромбылық), формулалары CaCO3; пирит (кубтық) - марказит (ромбылық), формулалары - FeS2; ал кварцта 7 полиморфтық модификациялары бар.

Моно және поли кристалды қатты денелер

Әртүрлі полиморфтық модификациялардың жаратылысы олардың геологиялық жағдайда кездесуіне байланысты. Әрбір модификацияның өзіндік құрылымы бар, яғни оларға арнаулы қасиеттер тән. Көміртегіндегі полиморфизмге алмас пен графитті жатқызуға болады. Олардың қасиеттері әртүрлі. Алмас минералдардың ішіндегі ең қаттысы (қаттылығы Моос шкаласы бойынша 10), ал графиттің қаттылығы 1. Алмастың тығыздығы 3, 5, ал графиттікі 2, 2. Екі минералдың осынша айрықша себептері олардың іш құрылымының ерекшеліктерінде болып отыр, көміртегі олардың атомдарының кристалдық торында орналасуынан. Көміртегі атомының графиттегі байланысы өте әлсіз, алмаста өте берік. Графиттің құрылымы қабат-қабат жұқа гексагонды тор тәрізді, осы тор қабаттарының бір-бірінен алыстығы минералдың өте тез қабыршықтануын және жұмсақтығын қамтамасыз етеді.

ПОЛИМОРФИЗМ 2 ТҮРГЕ БӨЛІНЕДІ

Бірінші түрі - энантиотропия, ол полиморфтық модификациялардың белгілі бір температура мен қысымда, бір түрден екінші түріне ауысуы. Мысалы, кварцтың тридимитке, алмастың графитке ауысуы.

Екінші түрі - монотропия, ол бір полиморфтық

модификацияның екінші түрге ауысуы, ал екінші түрден бірінші түрге қайта

Ұқсас жұмыстар

Кристаллография туралы жалпы түсінік

Популяциялар генетикасы

Генетикалық полиморфизм

ГЕНДЕР ДРЕЙФІ

Объектілі программалау туралы түсініктер

Объекттер полиморфизмі

Биохимиялық адаптация

Объектілі-бағытталған программалау. Класстар және әдістер

JAVA ТІЛІНДЕГІ ОБЪЕКТІЛІ – БАҒЫТТАЛҒАНПРОГРАММАЛАУ