> Техника, страница 72 > Полиморфизм
Полиморфизм
Полиморфизм (многоформность), свойство нек-рых твердых тел образовывать две или несколько модификаций (видоизменений) одинакового валового химии, состава, но различных по химич. и физич. свойствам (и в первую очередь по способности кристаллизоваться в двух или нескольких различных по кристаллографии. константам формах, часто принадлежащих даже к различным системам). Упомянутые видоизменения вещества носят название полиморфических модификаций (разновидностей). Частный случай II. представляет д и-м орфизм (двуформность), свойство вещества одного и того же валового химич. состава кристаллизоваться в двух несводимых друг к другу кристаллич. формах.
Различают лабильную (инстабиль-ную или метастабильную, то есть неустойчивую) модификацию данного вещества и стабильную (устойчивую). В первом случае разумеют такую модификацию некоторого -вещества, которая при данных внешних условиях (t° и давления) самопроизвольно или под влиянием внешних факторов переходит в другую модификацию того же вещества. Во втором случае под устойчивой модификацией понимают такую, которая при данных внешних условиях не может быть переведена ни в одну из других известных модификаций. Стабильная модификация при одних условиях может стать неустойчивой при других, и обратно. Если две модификации данного вещества обладают такими свойствами, что из первой можно получить при изменении £° или давления вторую, а из второй первую, то обе модификации называются энантиотропными (превращающимися в обоих направлениях). Если же первая превращается во вторую, а вторая в первую не превращается, то такие две модификации называются ионотропными (превращающимися лишь в одном направлении). При этом температурой превращения энантиотропных модификаций называют ту, при которой наиболее быстро происходит переход из одной модифи кации в другую при данном давлении; то же относится и к давлению превращения при данной £°. Теоретически при данных внешних условиях лишь одна модификация из всех является стабильной, все же другие должны быстро в нее превращаться. Практически же при темп-ре и давлении, далеко отстоящих от точек превращения, инстабильная модификация, называемая в этом случае метастабильной, может неограниченно долго существовать наряду со стабильной. Поэтому в природе очень часто встречаются две-три модификации одного и того же вещества. Твердая сера, находимая в природе, и сера, получаемая охлаждением из расплавленной, имеют разные свойства. Первая—желтая, ромбическая (α-модификация с £„.,.+112,8°); вторая—красноватая, моноклинная (/3-модификация). При t°=10+20° и давлении 1 atm моноклинная модификация серы легко переходит в ромбическую. Первая инстабильна, вторая стабильна при данных условиях. Если ромбич. серу нагревать, то она при 95,3° превращается в моноклинную, и обратно—моноклинная сера, полученная из расплава, при охлаждении превращается в ромбическую при той же t°. Обе модификации т. о. энантио-тропны. Кроме двух указанных модификаций серы существуют еще три—γ, б, е, получаемые из расплава или из растворов и отличающиеся по свойствам от а и β. Все они при нормальных условиях t° и давления самопроизвольно и легко переходят в α-модификацию, тогда как последняя ни в одну из них непосредственно переведена быть не может. Пёры а— у, а —б, а-в—ионотропные модификации серы при £°=0-+1000 и давлении 1 atm.
Явления П. весьма распространены в природе. Частичным примером может служить нижеследующая таблица.
Примеры полиморфических модификаций.
| Химич. природа вещества | Название | Система |
| с | Алмаз | Кубическая |
| с | Графит | Гексагональная |
| S | α-cepa | Ромбическая |
| S | /S-cep a | Моноклинная |
| S | y-cepa | » |
| ZnS | Сфалерит | Кубическая |
| ZnS | Вуртцит | Гексагональная |
| TiOa | Рутил | Тетрагональная |
| Ti02 | Анатаз | То же, но с иным, чем у рутила комплексом форм |
| Ti02 | Брукит | Ромбическая |
| CaC03 | Кальцит | Гексагональная |
| CaCOj | Арагонит | Ромбическая |
| FeS2 | Пирит | Кубическая |
| FeS2 | Марказит | Ромбическая |
Изучение полиморфных веществ в целях установления их модификации основывается на изучении одного или нескольких из целого ряда их свойств: геометрических (формы кристаллов), оптических, электрических, тепловых и т. д. При исследовании изменяют внешние условия (например £°) и следят за ходом изменения какого-либо из свойств. Плавный ход кривой изменения указывает на наличие только одной модификации. Резкие скачки кривой при определенных точках f* указывают, что мы имеем дело с переходными точками из одной модификации в другую. В последнем случае устанавливают, что вещество полиморфно, если при этом валовой химический состав его остается постоянным. Фигура иллюстрирует переход при нагревании α-кварца (триго-нально-трапецоэдрического) в /З-кварщ (ге-ксагонально-трапецоэдрический) близ t°== 570—575°. На фигуре даны: I—/.(0101): :(1101); II—вращение плоскости поляриза
ции; III—величина двупреломления; IV— показатель преломления для линии Ώ. П. обусловливается, как это установлено исследованием рентгенометрическими методами структуры кристаллов (смотрите), различным пространственным распрложением атомов, слагающих данное вещество.
Лит.: Болдырев А.К., Курс описательной минералогии, вып. 1, Ленинград, 1926 (дана библиография); его же, Кристаллография, Ленинград, 1930. И. Мельников.