isomorfi - krystallografi

Isomorfi, det forhold at stoffer med analog kjemisk sammensetning ofte også viser analoge krystallformer. Isomorfi er et sentralt begrep i krystallkjemien, beskrevet av Eilhard Mitscherlich i 1819. I mineralriket er isomorfi meget utbredt.

Faktaboks

uttale:
isomorfˈi
etymologi:
av iso- og -morfi
også kjent som:
isomorfisme

Eksempler på isomorfi

Et kjent eksempel er de to isomorfe rekker av karbonater, aragonitt-rekken med store kationer og kalsitt-rekken med små kationer (se tabell). CaCO3 opptrer altså i to forskjellige modifikasjoner (se polymorfi).

Videre er natriumnitrat (NaNO3) isomorft med kalsitt, mens kaliumnitrat (KNO3) er isomorft med aragonitt, selv om ionene i dette tilfelle ikke har samme ladning (Na+, K+, NO3 er enverdige; Ca2+, CO32− er toverdige). Det viktigste prinsipp ved isomorfe forbindelser er at bindingstypen er den samme og at ionene er av omtrent samme størrelse, men de behøver altså ikke nødvendigvis ha samme ladning. Således er de to feltspater albitt og anortitt isomorfe:

  • Albitt (natronfeltspat), NaAlSiSi2O8
  • Anortitt (kalkfeltspat), CaAlAlSi2O8

Her ser man samtidig utbytning (koblet substitusjon) av Ca2+ for Na+ og Al3+ for Si4+, idet ionene i hvert par har omtrent samme størrelse, og den totale ladning forblir uforandret.

Isomorf blandbarhet

Betegnelsen isomorfi har også vært brukt mer upresist om isomorfe stoffer som danner blandkrystaller med hverandre (faste løsninger). Riktignok viser isomorfe stoffer ofte fullstendig eller delvis blandbarhet, men dette er ikke alltid tilfelle. For eksempel vil kalsitt og magnesitt danne blandkrystaller i meget liten utstrekning, på grunn av den store forskjellen i ioneradius (se tabell).

Isomorfe stoffer kan altså vise forskjellig grad av isomorf blandbarhet.

Isotypi og diadoki

Isotype eller isostrukturelle forbindelser er uttrykk som brukes om to eller flere stoffer som har analog kjemisk sammensetning og analog krystallstruktur, men som ikke nødvendigvis danner blandkrystaller.

Et annet nyttig begrep er diadoki (eller ionesubstitusjon), som innebærer at to grunnstoffer (ioner) kan gå inn i samme gitterposisjon i en bestemt struktur, selv om det ikke foreligger isotypi. Et eksempel er mineralene sfaleritt (sinkblende, ZnS) og pyrrhotitt (magnetkis, FeS), som har helt forskjellige strukturer, og hvor sink og jern viser diadoki i sfaleritt, men ikke i pyrrhotitt.

Isomorfe rekker

Karbonater av toverdige metaller danner to isomorfe rekker: aragonitt-rekken og kalsitt-rekken.

Aragonitt-rekken (rombisk)

Navn Formel Kation-radius (nm)1 Akseforhold a: b: c
Witheritt BaCO3 0,147 0,594:1:0,740
Strontianitt SrCO3 0,136 0,609:1:0,723
Cerussitt PbCO3 0,135 0,608:1:0,721
Aragonitt CaCO3 0,118 0,622:1:0,720

¹ For 9-koordinasjon (kationet er omgitt av ni oksygenatomer)

Kalsitt-rekken (trigonal)

Navn Formel Kation-radius(nm)2 Akseforhold c/a
Kalsitt CaCO3 0,1 0,854
Otavitt CdCO3 0,095 0,836
Rhodokrositt MnCO3 0,083 0,818
Sideritt FeCO3 0,078 0,818
Sfærokoboltitt CoCO3 0,075 0,81
Smithsonitt ZnCO3 0,074 0,806
Magnesitt MgCO3 0,072 0,811

² For 6-koordinasjon (kationet er omgitt av seks oksygenatomer)

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg