подібність кристалів сульфатів свинцю, барію та стронцію і близькість кристалічних форм багатьох інших речовин. Його спостереження привернули увагу відомого шведського хіміка Й.-Я. Берцеліуса, який запропонував Мічерліха підтвердити помічені закономірності на прикладі сполук фосфорної і миш'якової кислот. В результаті проведеного дослідження було зроблено висновок, що В«дві серії солей розрізняються лише тим, що в одній в якості радикала кислоти присутній миш'як, а в іншій - фосфор В». Відкриття Мічерліха дуже скоро привернуло увагу мінералогів, що почали дослідження з проблеми изоморфного заміщення елементів в мінералах.
При спільної кристалізації речовин, схильних до ізоморфізму ( ізоморфних речовин), утворюються змішані кристали (ізоморфні суміші). Це можливо лише в тому випадку, якщо заміщають один одного частинки мало різняться за розмірами (Не більше 15%). Крім того, ізоморфні речовини повинні мати подібне просторове розташування атомів або іонів і, значить, подібні за зовнішньою формі кристали. До таких речовин відносяться, наприклад, галун. У кристалах алюмокалієвих квасцов KAl (SO 4 ) 2 . 12H 2 O катіони калію можуть бути частково або повністю замінені катіонами рубідію або амонію, а катіони алюмінію - катіонами хрому (III) або заліза (III).
Ізоморфізм широко розповсюджений у природі. Більшість мінералів являє собою ізоморфні суміші складного змінного складу. Наприклад, в мінералі Сфалерит ZnS до 20% атомів цинку можуть бути заміщені атомами заліза (при цьому ZnS і FeS мають різні кристалічні структури). З изоморфизмом пов'язано геохімічне поведінка рідкісних і розсіяних елементів, їх поширення в гірських породах і рудах, де вони містяться у вигляді ізоморфних домішок.
Ізоморфне заміщення визначає багато корисні властивості штучних матеріалів сучасної техніки - напівпровідників, феромагнетиків, лазерних матеріалів.
Багато речовини можуть утворювати кристалічні форми, що мають різні структуру і властивості, але однаковий склад ( поліморфні модифікації). Поліморфізм - Здатність твердих речовин і рідких кристалів існувати у двох або декількох формах з різною кристалічною структурою та властивостями при одному і тому ж хімічному складі. Це слово походить від грецького В« поліморфос В» - Різноманітний. Явище поліморфізму було відкрито М. Клапротом, який в 1798 р. виявив, що два різних мінералу - кальцит і арагоніт - мають однаковий хімічний склад СаСО 3 .
Поліморфізм простих речовин зазвичай називають аллотропией, в той же час поняття поліморфізму не відноситься до некристалічні аллотропной формам (наприклад, газоподібним Про 2 і О 3 ). Типовий приклад поліморфних форм - модифікації вуглецю (Алмаз, лонсдейліт, графіт, карбін і фулерени), які різко розрізняються за властивостям. Найбільш стабільною формою існування вуглецю є графіт, однак і інші його модифікації при звичайних умовах можуть зберігатися як завгодно довго. При високих температурах вони переходять в графіт. У разі алмазу це відбувається при нагріванні вище 1000 o С в відсутність кисню. Зворотний перехід здійснити набагато важче. Необхідна не тільки висока температура (1200-1600 o С), а й гігантське тиск - до 100 тисяч атмосфер. Перетворення графіту в алмаз проходить легше в присутності розплавлених металів (заліза, кобальту, хрому та інших).
У разі молекулярних кристалів поліморфізм виявляється в різній упаковці молекул в кристалі або в зміні форми молекул, а в іонних кристалах - в різному взаємному розташуванні катіонів та аніонів. Деякі прості і складні речовини мають більше двох поліморфних модифікацій. Наприклад, діоксид кремнію має десять модифікацій, фторид кальцію - шість, нітрат амонію - чотири. Поліморфні модифікації прийнято позначати грецькими буквами О±, ОІ, Оі, Оґ, Оµ, ... починаючи з модифікацій, стійких при низьких температурах.
При кристалізації з пара, розчину або розплаву речовини, що має кілька поліморфних модифікацій, спочатку утворюється модифікація, менш стійка в даних умовах, яка потім перетворюється на більш стійку. Наприклад, при конденсації пари фосфору утворюється білий фосфор, який в звичайних умовах повільно, а при нагріванні швидше перетворюється в червоний фосфор. При зневодненні гідроксиду свинцю спочатку (близько 70 o С) утворюється менш стійкий при низьких температурах жовтий ОІ-PbO, близько 100 o З він перетворюється в червоний О±-PbO, а при 540 o С - знову в ОІ-PbO.
Перехід однієї поліморфної модифікації в іншу називається поліморфними перетвореннями. Ці переходи відбуваються при зміні температури або тиску і супроводжуються стрибкоподібним зміною властивостей.
Процес переходу однієї модифікації в іншу може бути оборотним або необоротним. Так, при нагріванні білого м'якого графітоподібниго речовини складу BN (нітрид ...
