Поліморфізм IПоліморфізм (від грец. Polýmorphos - різноманітний)
у фізиці, мінералогії, хімії, здатність деяких речовин існувати в станах з різною атомною кристалічною структурою. Кожне з таких станів (термодинамічних фаз), називається поліморфною модифікацією, стійко при певних зовнішніх умовах (температурі і тиску). Модифікації позначаються зазвичай грецькими буквами α, β, γ і т.д. Різниця в структурі обумовлює і відмінність у властивостях поліморфних модифікацій даної речовини. П. був відкритий в 1798, коли було виявлено, що СаСО3 може існувати у вигляді 2 мінералів - Кальцит а й Арагоніт а. П. володіють прості речовини (див. Аллотропия), а також неорганічні і органічні сполуки. Так, вуглець має 2 модифікації: кубічну (Алмаз) і гексагональну (графіт), що різко розрізняються за фізичними властивостями. Біле Олово, що має тетрагональную об'емноцентрірованную грати - пластичний метал (Див. Метали), а сіре олово (низькотемпературна модифікація з алмазоподобной тетрагональной гратами) крихкий напівпровідник. Деякі сполуки, наприклад SiO2. мають більше 2-х поліморфних модифікацій. Перебудова кристалічної решітки при полиморфном переході зводиться до зрушень атомів, зміни типу їх упаковки, до поворотів деяких структурних угруповань (наприклад, NH4 і NO3 в різних модифікаціях NH4 NO3). П. спостерігається і у рідких кристалів (Див. Рідкі кристали).
П. є результатом того, що одні й ті ж атоми і молекули можуть утворювати в просторі кілька стійких грат. Т. к. Будь-яке мале спотворення стійкою решітки пов'язано зі збільшенням її енергії, то існуючі структурні стани відповідають енергетичним мінімумам різної глибини (див.рис.). При Т = 0 К, найбільш імовірна α-модифікація, якій відповідає глибокий мінімум. При Т> 0 К термодинамічний стан грат визначається її вільною енергією U = Е - TS, що включає в себе поряд з енергією Е ентропійних частина TS (S - Ентропія), пов'язану з тепловими коливаннями кристалічної решітки (Див. Коливання кристалічної решітки). Має меншу енергію міцніша (α-решітка менш сприйнятлива до порушення коливань і характеризується пологішій залежністю U (T). Криві Uα (T) і Uβ (T) перетинаються при деякій температурі T0. Нижче T0 більш стабільна α-фаза, вище - β-фаза, T0 - температура рівноваги α- і β-фаз. При нагріванні α-модифікація вище T0 вона перетворюється в β. При подальшому підвищенні температури (β-модифікація може стати менш стабільною, ніж γ-модифікація, яка, в свою чергу , потім перетворюється в δ-модифікацію до тих пір, поки температура не перевищить тим температур плавлення кристала.
Кожна модифікація стійка в певній галузі температури, тиску, а також ін. Зовнішніх умов. Фазові діаграми рівноваги визначають області стійкості поліморфних модифікацій (див. Діаграма стану). Теоретичний розрахунок фазових діаграм заснований на обчисленні термодинамічних характеристик, а також енергії і спектру коливань кристалічної решітки для різних поліморфних модифікацій. Наприклад, розрахунок діаграми стану З дозволив встановити, що область виникнення структури алмазу лежить при тисках Поліморфізм50 кбар, що полегшило шлях до синтезу алмазів.
Окремий випадок П. - політіпізм, який спостерігається в деяких кристалах з шаруватою структурою. Политипние модифікації побудовані з однакових шарів або шаруватих «пакетів» атомів і розрізняються способом і періодичністю накладення таких пакетів. Политипние модифікації спостерігаються у глинистих мінералів, карбіду кремнію і ін.
Літ .: Верма А. Рам. Крішна П. Поліморфізм і політіпізм в кристалах, [пер. з англ.], М. 1969; Бокий Г. Б. Кристаллохимия, 3 вид. М. 1971.
а - зміна вільної енергії U кристала при зміні взаємного розташування атомів, мінімуми відповідають двом стійким модифікаціям α і β; б - залежність U від температури.
в біології, наявність в межах одного Вид а різко відмінних по вигляду особин, що не мають перехідних форм. Якщо таких форм дві, явище називається Диморфізм му (окремий випадок - Статевий диморфізм). П. включає відмінність зовнішнього вигляду особин з однієї або різних популяцій (Див. Населення). П. в межах генетично однорідної популяції відомий для колоній багатьох гідроїдів (Див. Гідроїди), у яких на одному столоні можуть розвиватися гідранти різної будови (наприклад, трофозоіди, дактілозоіди і акантозоіди - у поліпів Podocoryne). Ті, хто має абсолютно різний вигляд поліпи і медузи одного виду - приклад П. пов'язаного з чергуванням поколінь (Див. Чергування поколінь). Такого ж типу П. іржавинних грибів, у яких плодові тіла і суперечки, що розвиваються на різних господарях, різко відмінні по вигляду і по фізіологічним особливостям. Такий П. як і різноманіття личинкових форм одного виду, наприклад у дигенетических сосальщиков, називається плейоморфозом. П. у раздельнополих тварин - наявність особин різної подоби в межах хоча б однієї статі (наприклад, у попелиць самки, а у деяких кокцид самці бувають крилаті і безкрилі). Для громадських комах характерний П. пов'язаний з поділом функцій різних особин в сім'ї або колонії (матка і робочі особини у медоносних бджіл; матки і різні форми «робочих», а також «солдати» у мурах і термітів). До такого ж роду П. можна віднести сезонний П. а також пов'язані з щільністю популяції відмінності в забарвленні, пропорціях тіла і в поведінці в саранових (фазова мінливість) і гусениць деяких метеликів. Див. Також Генетичний поліморфізм. Модифікації.
Велика Радянська Енциклопедія. - М. Радянська енциклопедія. 1969-1978.