В химии изоморфизм имеет значение как на уровне кристаллографии, так и на молекулярном уровне . В кристаллографии кристаллы изоморфны, если они имеют одинаковую симметрию и если положения атомов можно описать набором параметров (размеры элементарной ячейки и дробные координаты), числовые значения которых различаются незначительно. [1]
Молекулы изоморфны, если они имеют одинаковую форму. Координационные комплексы трис(ацетилацетонато)железа (Fe(acac) 3 ) и трис(ацетилацетонато)алюминия (Al(acac) 3 ) изоморфны. Эти соединения, оба симметрии D 3 , имеют очень схожую форму, что определяется длинами связей и валентными углами. Изоморфные соединения образуют изоморфные кристаллы и образуют твердые растворы . [2] Исторически форма кристалла определялась путем измерения углов между гранями кристалла с помощью гониометра . В то время как кристаллы Fe(acac) 3 имеют темно-красный цвет, а кристаллы Al(acac) 3 бесцветны, твердый раствор этих двух веществ, т.е. Fe 1-x Al x (acac) 3, будет темно- или бледно-розовым в зависимости от содержания Fe. Коэффициент /Al, x.
Двойные сульфаты , такие как соль Туттона , с общей формулой MI 2 M II ( SO 4 ) 2 .6H 2 O, где MI представляет собой щелочной металл, а M II представляет собой двухвалентный ион Mg , Mn , Fe , Co , Ni , Cu или Zn образуют ряд изоморфных соединений, которые сыграли важную роль в девятнадцатом веке в установлении правильного атомного веса переходных элементов. Квасцы , такие как KAl(SO 4 ) 2 .12H 2 O, представляют собой еще один ряд изоморфных соединений, хотя существует три ряда квасцов со схожим внешним строением, но немного отличающимся внутренним строением. Многие шпинели также изоморфны.
Для образования изоморфных кристаллов два вещества должны иметь одинаковый химический состав (т. е. атомы в одинаковом соотношении), они должны содержать атомы, обладающие соответствующими химическими свойствами, и размеры соответствующих атомов должны быть одинаковыми. Эти требования гарантируют, что силы внутри и между молекулами и ионами примерно одинаковы и приводят к образованию кристаллов с одинаковой внутренней структурой. Несмотря на то, что пространственная группа одна и та же, размеры элементарной ячейки будут немного отличаться из-за разных размеров участвующих атомов.
Закон изоморфизма Мичерлиха , или закон изоморфизма , — это приблизительный закон , предполагающий, что кристаллы, состоящие из одинакового числа одинаковых элементов, имеют тенденцию демонстрировать изоморфизм. [3]
Закон Мичерлиха назван в честь немецкого химика Эйльхарда Мичерлиха , [4] который сформулировал закон и опубликовал его между 1819 и 1823 годами. [5]
По словам Ференца Шабадвари , одной из подсказок, которая помогла Берцелиусу определить атомный вес элементов, было «открытие Мичерлиха того, что соединения, которые содержат одинаковое количество атомов и имеют схожую структуру, демонстрируют сходные кристаллические формы (изоморфизм)». [6]