Изоморфизм

Определение "Изоморфизм" в словаре Брокгауза и Ефрона

Изоморфизм — Этим именем обыкновенно обозначают способность двух или нескольких кристаллических тел аналогичного химического состава кристаллизоваться в одинаковых или подобных кристаллических формах и образовать в неопределенных (непостоянных) количествах смеси, не нарушая однородности кристаллов [Первым, выразившим определенно понятие об И., был Митчерлих (1819), который это явление наблюдал и подробно изучил на искусственных продуктах — солях ортофосфорной кислоты. В области минералогии на И. обратил внимание Г. Poзe.]. Сходство между изоморфными телами выражается не только в общем виде, не только в величине углов, но захватывает и внутреннее строение кристаллов, выражающееся в направлениях и характере спайности, в теплопроводности и расширении при нагревании, показателе преломления, положении плоскости осей и т. д. "А так как кристаллические формы подлежат точному измерению, то внешняя форма или отношение частиц, вызывающее их сложение в кристаллические формы, оказывается столь же пригодным для суждения о внутренних силах, действующих между атомами, как и сравнение реакций, плотностей пара и т. п. отношений" (Менделеев). В этом заключается громадное значение понятия об И. как для химии, так в особенности для минералогии. Случаи И. известны для кристаллов, принадлежащих всем кристаллическим системам: в правильной системе, напр., изоморфную группу образуют шпинели (шпинель, автомолит; магнетит, хромит), которые кристаллизуются главным образом в октаэдрах, образуют двойники по одному и тому же закону, составлены в химическом отношении аналогично, и образуют смеси. Типичным образцом изоморфных тел могут служить известковый шпат, доломит, магнезит, железный шпат, марганцовый шпат и цинковый шпат, представляющие углекислые соли Са, Mg, Mn, Fe и Zn. Все они кристаллизуются в ромбоэдрическом отделении гексагональной системы, у всех у них близкие углы ромбоэдра и близкое отношение осей.

Существуют еще более труднообъяснимые, с точки зрения аналогии в химическом составе, случаи изоморфизма, наблюдаемого у бромистого бария ВаВr ₂ 2Н ₂ О и КСlO ₄, КМnО ₄, CaSO₄, ВаС ₂ Н ₂ О ₄, в которых подобие состава для нас совершенно скрыто. "Из этих примеров видно, что условия, определяющие данную форму, могут повторяться не только при изоморфной замене, т. е. при равном числе атомов в частице, но и при неодинаковом их количестве, когда есть особые, еще необобщенные отношения в составе" (Менделеев). Таким образом, очевидными признаками И. двух каких-либо тел служит подобие кристаллической формы в связи с внутренним строением и способность совместной кристаллизации в неопределенных количественных отношениях. Последнее свойство можно обнаружить, кристаллизуя смешанные растворы ихоморфных тел, напр., смесь в самых разнообразных пропорциях калиевых и аммиачных квасцов, цинкового и марганцевого купоросов и др. Оно наблюдается весма часто и в природе: доломит представляет подобные же отношения углекислой магнезии и извести; олигоклаз, лабрадор и др. состоят из смеси в переменных количествах альбита и анорита и пр. Нередко кристаллы какого-нибудь вещества, помещенные в растворе другого изоморфного с ними вещества, продолжают расти столь же правильно, как и в своем собственном. Таким образом возникают, так сказать, слоистые кристаллы, весьма часто наблюдаемые и среди минералов. Подобного рода явления можно видеть, напр., на различно окрашенных гранатах. Кристаллографические и физические свойства смешанных кристаллов являются промежуточными; напр., в изоморфном ряде полевых шпатов двугранный угол призм изменяется правильно в зависимости от преобладания той или другой составной части кристалла:

Ср. Mitscherlich, "Abhandlungen d. Berliner Akad." (Dec., 1819); G. Rose, "Zeitscrift d. deut. geolog. Geselsch." (т. 16 и 20); "Berichte d. deut. chem. Ges." (1871); Kopp, "Annalen d. Chem. u. Pharm." (Bd. 36 и "Pogg. Ann." Bd. 52); Tschermak, "Sitzber. d. Wiener Akad." (Bd. 45 и 50); "Miner. petrogr. Mittheil." (Bd. 4); Groth, " P ogg. Ann." (Bd. 141); Brezina, "Miner. petrogr. Mith." (1875). Общие положения об И. можно найти: во многих руководствах по химии и минералогии: "Основы химии", Менделеева (1889); "Lehrbuch d. Mineralogie", Tscherman; "Allgemeine chemiche Mineralogie", Do elter 91890); "Einleitung in die Chemiche Krystallographie", Fock (1888); Grot, "Physikal. Krystallographie".

П. З.