同质多晶
物质在不同条件下形成两种或两种以上不同结构的现象
同质多晶(polymorphism):是一种物质在不同条件下形成两种或两种以上不同结构的现象。这些晶体如果是单质,称为同素异形体。如果是化合物,称为同质异象变体,或简称变体。
晶体简介
相同的化学组成,在不同的热力学条件下却能形成不同的晶体结构,表现出不同的物理、化学性质。把同一种化学组成在不同的热力学条件下(温度、压力、pH等),可以结晶成为两种以上不同结构的晶体的现象称为同质多晶(同质多象)。由此而产生的化学组成相同、结构不同的晶体称为变体。如纯炭物质中的钻石和石墨,炭酸氢钙中的石粉和牦蛎粉,碱式氯化铜中的阿尔法晶体和贝塔晶体等等。
当外界条件改变到一定程度时,晶体会从一种变体变成另一种变体,这种现象称为多晶转变
分类方式
(1)根据多晶转变前后晶体结构的变化程度和转变速度,多晶转变可分为位移性转变和重建性转变。
位移性转变 —— 又称高低温转变,这种转变不打开 任何键,也不改变原子最邻近的配位数,仅仅使结构发生畸变,原子从原来位置发生少许位移,使次级配位数有所改变。这类转变所需的能量较低、转变速度较快,并且在一个确定的温度下完成。如α-鳞石英、β-鳞石英、γ-鳞石英之间的转变。在具有位移性转变的硅酸盐中,高温型变体常常具有较高的对称性、较松散的结构,表现出较大的比容、热容和较高的熵。
重建性转变 —— 这种转变破坏原有的原子间的化学键,改变原子最邻近配位数,使晶体结构完全改变原样。这种转变需要首先破坏原来的化学键,因而所需的能量较高、转变速度较慢。如α-石英、α-鳞石英、α-方石英之间的转变。如果冷却速度过快的话,高温型变体经常以介稳态保留到低温而不把发生这种转变。如α-鳞石英在温度升高到1470℃转变为α-方石英,而若冷却速度过快(过冷),α-方石英在1470℃不会转变为α-鳞石英,而是过冷到230℃转变为β-方石英。
(2)根据多晶转变的方向,多晶转变可分为可逆转变(双向转变)和不可逆转变(单向转变)。
可逆转变 —— 又称双向转变,指在一定温度下, 同质多晶变体可以相互转变,即当温度高于或低于转变点时,两种变体可以反复瞬间转变。位移性转变都属于可逆转变。
不可逆转变 —— 又称单向转变,指在转变温度下,一种变体可以转变为另一种变体,而反向转变几乎不可能。 重建性转变多数属于可逆转变,少数重建性转变是不可逆转变。
参考资料
最新修订时间:2023-10-04 17:20
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