Изоморфизм

Изоморфизм, (от греч. isos — равный, одинаковый и morphe — форма, вид), полное подобие атомно-кристаллического строения и внешней огранки кристаллов у веществ с одинаковой (по соотношению компонент) химической формулой и одинаковым типом химической связи. Открыт в 1819 немецким химиком Э. Мичерлихом на примере кристаллов КН₂РO₄, KH₂AsO₄ и NH₄H₂PO₄. Изоморфизмом называется также связанное с существованием изоморфных кристаллов свойство различных атомов, ионов и их сочетаний замещать друг друга в кристаллической решётке с образованием кристаллов переменного состава (твёрдых растворов замещения). Пример совершенного изоморфизма— кристаллы квасцов КАl(SO4)*12Н₂O, в которых одновалентные ионы К могут в любом количестве замещаться одновалентными ионами Rb, NH₄ и др., имеющими прибл. одинаковый с ионами К кристаллохим. радиус, а трёхвалентные ионы Аl — трёхвалентными ионами Fe, Cr и др. с радиусами, близкими к радиусу Аl. Различие в кристаллохимических радиусах атомов в изоморфных кристаллах не превышает 10—15%.
 
Кроме совершенного (полного) изоморфизм с образованием твердых растворов при любых соотношениях компонент, возможен ограниченный (по возможным концентрациям) изоморфизм; примером такого рода могут служить соединения BaSO₄ и КМnО₄. Различают изовалентный изоморфизм, когда замещающие друг друга атомы или группировки имеют одинаковую валентность (например, Na⁺ , К⁺ , NH₄⁺), и гетеровалентный, когда валентность их различна (например, Са²⁺ и Y³⁺ ). В последнем случае важна близость размеров замещающих друг друга атомов, а различие зарядов компенсируется вакансиямизоморфизм.
 
Изоморфизм наблюдается у многих минералов и кристаллов, используется при синтезе кристаллов, когда введением малых добавок существенно меняют или создают новые свойства. Так, введение малых изоморфных добавок, например Сг³⁺ в корунд Al₂O₃, Nd³⁺ в гранат Y₃Al₅O₁₂, превращает их в активную среду для квантовых генераторов; введение изоморфных примесей в ПП кристаллы изменяет тип проводимости. Изоморфные примеси используют, например, для изменения окраски ювелирных кристаллов.