Printre minerale nu există substanțe chimic pure. Structura lor include diverse impurități chimice. În unele minerale cantitatea de impurități este nesemnificativă - acestea sunt minerale cu compoziție constantă, de exemplu, cuarț, halit, în care cantitatea de impurități nu depășește 0,01%.
Alte minerale conțin diferite cantități de impurități chimice (de la minore la mari). Astfel, în diferite eșantioane de sphalerite (ZnS), cantitatea de fier variază de la 0 la 20 la. % din suma Zn și Fe. Astfel de minerale se numesc minerale cu compoziție variabilă. Principalul motiv pentru aceasta este fenomenul izomorfismului.
Un izomorfism este fenomenul de substituție a unei minerale a unor elemente chimice de către alții în rețeaua cristalină. Un exemplu este cazul izomorfism magnezită MgCO3 izomorfism și FeCO3 siderit. Aceste minerale au cristale de aceeași formă. Între substanțele MgCO3 și FeC03 siderite se găsesc toate soiurile de compoziție intermediare. După cum se spune, ele formează o serie continuă de soluții solide (cristaline). Înregistrați formulele unor astfel de minerale prin combinarea elementelor care se substituie izomorfic între ele, cu paranteze între elementele: (Fe, Mg) C03. Dacă știm raportul exact cantitativ al acestor elemente, coeficienții sunt scrise în formula: .. (Mg0,8 Fe0,2) 1,0 CO3 etc. Aici, suma coeficienților pentru paranteze reprezintă suma coeficienților între paranteze: 0,8 + 0,2 = 1.0.
Când un atom este înlocuit izomorph cu altul, nu există nici o schimbare semnificativă în rețeaua cristalină. Prin urmare, pentru fenomenul izomorfismului sunt necesare următoarele condiții: 1) raza ionică a elementelor înlocuite izomorfic ar trebui să fie aproape; 2) apropierea proprietăților chimice ale elementelor care se înlocuiesc reciproc; 3) conservarea electroneutralității structurii cristaline a mineralelor.
magnesite împerecheat - raze siderit de Mg 2+ (0078 nm) și Fe 2+ (0082), proprietăți chimice apropiate sunt similare, ambele bivalent, și anume neutralitatea rețelei cristaline este păstrată ...
Tipuri de izomorfism
Tipuri de izomorfism diferă în natura păstra neutralitatea electrică a rețelei cristaline (prin valențele tip de compensare) prin numărul de atomi implicați în schimbul izomorfe de impurități izomorfe poziției structurale, gradul de perfecțiune.
Natura compensării valenței distinge izomorfismul isovalent și heterovalent.
1) Când isovalent (de exemplu, magnezită MgCO3 - FeCO3 siderit) este un înlocuitor al unui element de un alt element al aceleiași valență, de exemplu, Mg 2+ → Fe 2+.
2) Într-un izomorfism heterovalent, participă ioni de valență diferită. Există trei soiuri de izomorfism heterovalent:
Aspectul locurilor vacante. De exemplu, sphalerite ZnS cu un amestec de indiu (In 3+). Locurile Zn2 + din cele trei site-uri ale rețelelor cristaline dau loc celor două ioni de indiu și o vacanță în schema 3Zn2 + ← 2In 3+ ٱ. Structura mineralelor devine defectă. Se va afișa un post vacant. În chimia fizică, substanțele cu astfel de impurități izomorfe se numesc soluții solide de scădere.
Izomorfismul hetero- valent cu introducerea unui atom adițional în spațiul interstițial. Un exemplu este cuarțul. De exemplu, în ametist există un amestec nesemnificativ (0,01%) de fier și alcali. Se crede că fierul din rețeaua de cristal de cristal ocupă poziții de siliciu, înlocuind-o în schema Si 4+ ← Fe 3+. Cationii metalelor alcaline R + sunt introduși în spațiul interstițial al rețelei cristaline de cuart pentru a compensa valența. Schema generală a izomorfismului este următoarea: Si 4+ ← Fe 3+ R +.
Izomorfismul hetero-valent al substituției. De exemplu, plagioclază. Plagioclazele sunt feldspați de calciu-sodiu cu compoziție variabilă. Sunt stabilite toate soiurile intermediare dintre mineralele Na (AlSi3O8) și Ca (Al2Si2O8). Izomorfismul se efectuează conform schemei Na + Si 4+ ← Ca 2+ Al 3+. în timp ce numărul de atomi rămâne neschimbat și rămâne neutralitatea electrică a rețelei cristaline. Atomii de sodiu și de calciu sunt localizați în aceleași locații ale rețelei, înlocuindu-se reciproc, același lucru se aplică siliciului și aluminiului. Acest tip este considerat principalul dintre izomorfismul heterovalent.
Isomorfismul poate fi clasificat în funcție de gradul de perfecțiune ca perfect (nerestricționat) și imperfect (limitat).
1) izomorfism nelimitat - .. Când este posibil înlocuirea completă a unor alți atomi, adică, pot exista două extreme și totul în între compoziția de minerale, cum ar fi într-o serie de magnezită - siderit.
2) Izomorfismul limitat, când cantitatea de impuritate izomorfă nu poate depăși o anumită limită. De exemplu, corindon și rubin, în care cantitatea de crom nu poate depăși 1,5-2% Cr2O3.