Полиморфизм и полиморфные модификации

Полиморфизм и полиморфные модификации

Полиморфизм – это существование веществ одного и того же химического состава, но разной структуры. Полиморфные модификации – разные минералы. Например, графит и алмаз – морфология кристаллов и физические свойства, которых резко различны. Явление полиморфизма отражает тот факт, что кристаллическая структура определяется не только химическим составом. Каждая полиморфная модификация устойчива при своих значениях температуры и давления. Наличие в горной породе той или иной полиморфной модификации часто служит индикатором условий формирования данной породы. Образование одной полиморфной модификации из другой называют полиморфным превращением (или переходом). Скорость перехода может изменяться от очень высокой до чрезвычайно низкой. Скорость зависит от типа структурной перестройки, необходимой для превращения. Существует два типа превращений: переходы со смещением атомов (деформационные) и реконструктивные.

Переходы со смещением обратимы и протекают быстро при определенных Р и Т. Примерами таких превращений служат  высокотемпературный и низкотемпературный кварц, высокотемпературный и низкотемпературный лейцит. Факт первоначальной кристаллизации высокотемпературной формы часто можно определить по внешней форме кристаллов. Как правило, высокотемпературные модификации обладают более высокой симметрией, чем низкотемпературные.

Реконструктивные превращения протекают медленно, это вызвано необходимостью разрыва связей в структуре и пространственного перераспределения атомов или ионов. Примеры: кварц – кристобалит –  тридимит. В большинстве случаев высокотемпературные модификации имеют более рыхлые структуры и пониженную плотность по сравнению с низкотемпературными формами. Это вызвано повышенным тепловым движением атомов, а также вхождением в структуры примесных ионов. Подобные чужеродные ионы часто стабилизируют структуру и препятствуют ее переходу в другую модификацию при понижении температуры.