IZOMORFIZM – BLANDEDE KRYSTALER

IZOMORFIZM – BLANDEDE KRYSTALER

Den kjemiske sammensetningen av individuelle mineraler kan bestemmes av en kjemisk formel. Imidlertid er det også slike mineraler, hvis kjemiske sammensetning varierer innenfor visse grenser. Et eksempel vil være mineralet olivin, hvis kjemiske sammensetning kan fremstilles som en blanding av to komponenter: magnesiumsilikat, Mg2SiO4 (forsterytu) og jernsilikat Fe2SiO4 (fajalitu). Begge disse kjemikaliene har samme strukturer, og enhetscellene til gitterene har veldig like dimensjoner. Det fører til, at krystallformen til disse stoffene er identisk. Fenomenet der er, at forskjellige kjemikalier (grunnstoffer eller kjemiske forbindelser) de har de samme krystallstrukturene (med samme eller lignende enhetscelledimensjoner) og den identiske eller veldig like formen for krystaller kalles isomorfisme (enform). Resultatet av isomorfisme er at blandede krystaller kan dannes, også kalt solide løsninger. De oppstår da, når to grunnstoffer eller kjemiske forbindelser krystalliserer seg i et felles miljø og ikke danner separate mineraler, men de frigjøres i en homogen form med en mellomliggende kjemisk sammensetning. Når det gjelder oliviner, magnesiumioniske stråler (Mg2 + - 0,066 nm) og jern (Fe2 + - 0,074 nm) ikke mye annerledes, som tillater dannelse av deres Mg2SiO4 og Fe2SiO4 blandede krystaller med formel (Mg,Fe)2SiO4. I formlene av blandede krystaller er de diadok-lignende komponentene gitt i parentes, skille dem med komma, i rekkefølge av deres avtagende kvantitative rolle.

En rekke oliviner er konvensjonelt delt inn i individuelle deler, som har fått separate mineralogiske navn:

Navn % forsterytu % fajalitu
Mg2SiO4 Fe2SiO4
forsteryt 100—90 0—10
krysolitt (peridot) 90—70 10—30
hialosyderyt 70—50 30—50
hortonolit 50—30 50—70
jernholdig hortonolit 30—10 70—90
fajalit 10—0 90—100

Diadoch magnesiumioner Mg i olivinkrystallgitter2+ og jern Fe2+ erstatte hverandre i forskjellige forhold.

Ionene av forskjellige elementer kan erstatte hverandre selv da, når de har forskjellige valenser, hvis deres ioniske radier er like eller litt forskjellige. Et eksempel kan være et antall plagioklaser, hvor de ytre elementene er NaAlSi-natriumaluminosilikat3O8 (bleking) og kalsiumaluminosilikat CaAl2Og2O8 (anortyt). Natriumioner kan byttes i Diadochowo (På+ - 0,097 nm) og kalsium (At2+ - 0,099 nm) og silisiumioner (Og4+ - 0,040 nm) og leire (Al3+ - 0,049 nm). De enkelte medlemmene av plagioklaseserien fikk navn:

Navn % albitt % anortytu
NaAlSi3O8 CaAl2Og2O8
bleking 100—90 0—10
oligoklase 90—70 10—30
andezyn 70—50 30—50
labrador 50—30 50—70
bytownit 30—10 70—90
anortyt 10—0 90—100

En rekke plagioklaser utgjør, det samme gjør en rekke oliviner, eksempel kontinuerlig rad med blandede krystaller.

En lavere grad av krystallkjemisk sammenheng kommer til uttrykk i dette, at de to elementene, hvis størrelser på ioniske stråler ikke er veldig nærme, de kan erstatte hverandre i krystallgitter ikke kontinuerlig, men med noen begrensninger. Slike diskontinuerlige blandede krystallrader inkluderer granatraden, hvis kjemiske sammensetning er gitt av formelen: EN32+ B23+[SiO4]3 eller A32+ B23+Og3O12 hvor A = Mg2+, At2+, Mn2+, Fe2+, B = Al3+, Fe3+, Cr3+. De viktigste granatene er:

pirop Mg3Al2[SiO4]3, dvs. Mg3Al2Og3O12
almandyn Fe3Al2[SiO4]3, det er Fe3Al2Og3O12
spessartyn Mn3Al2[SiO4]3, det er Mn3Al2Og3O12
grossular At3Al2[SiO4]3, dvs. Ca3Al2Og3O12
andradyt At3Fe2[SiO4]3, dvs. Ca3Fe2Og3O12
uwarowit At3Cr2[SiO4]3, dvs. Ca3Fe2Og3O12

Kalsiumgranater, dvs.. grossular Ca3Al2Og3O12, andradyt Ca3Fe2Og3O12 i uwarowit Ca3Cr2Og3O12, de gir blandede krystaller i alle forhold. Jernholdig granat - Almandine Fe3Al2Og3O12 - gir en kontinuerlig serie av blandede krystaller med både magnesium granat - Mg pyro3Al2Og3O12, og mangangranaten - spessartine Mn3Al2Og3O12. Piropen med spessartine gir imidlertid ikke en kontinuerlig serie, men bare en serie med stort gap, og alle kalsiumgranater med jern-magnesium-mangangranater danner blandede krystaller også bare i begrenset grad. Dette skyldes den samme størrelsen på ionradiene til toverdig jern (Fe2+ - 0,078 nm) og magnesium (Mg2+ - 0,060 nm). Aluminiumioner har lignende størrelser (Al3+ - 0,049 nm), krom (Cr3+ - 0,069 nm) og treverdig jern (Fe3+ - 0,064 nm). Jon manganawy (Mn2+ - 0,080 nm) den har en ionradius som ligner den på jernholdige ioner (Fe2+ - 0,074 nm), en for forskjellig fra den ioniske radiusen av magnesium (Mg2+ - 0,066 nm), slik at de fritt kan erstatte hverandre. Kalsiumion (At2+ - 0,099 nm) har en ionradius mye større enn andre toverdige ioner som finnes i granatepler, og har derfor en svært begrenset mulighet for isomorf blanding med dem.

Det er slike blant mineralene, som med samme kjemiske sammensetning har forskjellige strukturer, krystallformer og egenskaper. Eksempler kan være: element karbon C innfødt i to mineraler: diamant som tilhører et vanlig system og grafitt som krystalliserer seg i et sekskantet system. Jernsulfid FeS forekommer som et pyrittmineral (regelmessig) d markasyt (rombowy), kalsiumkarbonat CaC03 som kalsitt (trigonal) jeg aragonit (rombowy). Titandioksid Ti02 den er treformet, fordi det fremstår som et tetra-gonal rutil, tetragonal, men av en annen form og struktur anataz i rombowy brookit (brukit). I form av tre mineraler: sillimanitu, andaluzytu i dystenu, det vil si cyanitt, det er også en kjemisk forbindelse med en oksydformel Al2O3 • SiO2. Fenomenet forekomsten av ett kjemisk stoff i to eller tre former kalles - i motsetning til isomorfisme - polymorfisme (multiformitet). Tilstedeværelsen av to former er kjent som dimorfisme.

Individuelle polymorfe dannes under visse fysisk-kjemiske forhold. Kalsitt dannes fra vandige oppløsninger under 29 ° C, over denne temperaturen dannes aragonitt. Kalsitt kan også dannes ved høye temperaturer med riktig trykk, f.eks.. som hovedingrediens i metamorfe kuler. Marcasitt er en mindre stabil type jernsulfid sammenlignet med pyritt, som ved 530 ° C blir til pyritt. På samme måte transformeres andalusitt og distens til silimanitt under høyt trykk.

Fra tilstedeværelsen av noen polymorfe i fjellet, kan det noen ganger trekkes konklusjoner om forholdene, der den ble opprettet. Dette gjelder spesielt for temperaturer, som resulterte i å kalle disse polymorfene som geologiske termometre.