кристаллы одного из изоморфных друг другу веществ, будучи погружены в насыщенный раствор другого изоморфного вещества, могут обрастать с поверхности слоем этого вещества, а также и в том, что изоморфные друг другу вещества могут выкристаллизовываться из смешанного раствора в виде общих кристаллов; такие кристаллы содержат оба вещества в непостоянном количественном отношении, зависящем от количественного соотношения изоморфных веществ в растворе. Однако способность веществ в чужом растворе продолжать рост и образовывать слоистые кристаллы не всегда совпадает с их способностью давать смешанные кристаллы; так, СаСО3 и NaNO3 обладают первым свойством, но не вторым; такие вещества называются эпизоморфными. По Гримму, химические свойства веществ в явлениях изоморфизма играют второстепенную роль; для И. же требуются следующие условия: 1) Молекулярное строение должно быть однотипным (одинаковой валентности радикалов не требуется), напр. BaSO4 и КМпО4. 2) Строение элементарных кристаллических ячеек должно быть подобным, и размеры ячеек должны быть близкими (разница не должна превышать 6—13% в зависимости от температуры). Так, длины ребер элементарного куба у изоморфных КС1 и a-NH4Cl равны 6.277 и 6, 53 А, у NaCl эта длина равна 5, 628 А; резкое отличие в размерах ячеек КС1 и NaCl не позволяет им давать смешанные кристаллы.
Изоморфными могут быть и весьма отличные по составу вещества при условии, если их молекулы очень велики, причем главная часть веса молекул падает на один и тот же радикал.
Так, изоморфны гетерополисоединения ВаО« ;SiO2—12MoO3—24H2O и SiO2*12MoO3—30H2O и др.; здесь масса 12МоО3 подавляет влияние остальных радикалов и приводит к И., называемому в этих случаях массовым изоморфизмом.
Согласно исследованиям Ретгерса, изоморфные вещества смешиваются без изменения объема, т. е. объем изоморфной смеси равен сумме объемов смешиваемых кристаллов. Исследование изоморфных смесей при помощи рентгеновских лучей доказало, что кристаллы изоморфных смесей совершенно однородны, и отдельные сходные атомы изоморфных соединений занимают вполне закономерное положение в общей структуре кристаллической решотки. Смешанные кристаллы с точки зрения правила фаз образуют одну фазу переменного состава (раствор, в частности твердый раствор), причем из расплава или смеси растворов изоморфных веществ выпадают смешанные кристаллы, как правило, состава, отличного от состава исходного расплава или раствора. Это достаточно распространенное явление вносит в технику разделения веществ существенное осложнение, вызывая необходимость длительной и кропотливой дробной кристаллизации (см.), теоретически схожей с дробной перегонкой жидких смесей, но практически резко отличной от нее. К таким приемам приходится прибегать напр. для отделения солей гафния от изоморфных солей циркония, радия от бария, и разделения элементов редких земель, изоморфных друг с другом.
А. Раковский.
И. — явление весьма распространенное в химии земной коры; многие минералы представляют собой изоморфные смеси аналогичных по химическому строению соединений различ 702
ных элементов. Примерами таких изоморфных групп могут служить: Известковый шпат СаСО3 Магнезит MgCO3 Горький шпат (CaMg) CO3 Железный шпат FeCO3 Марганцов. ninaTMgCO3 Цинковый шпат ZnCO3 Витерит ВаС03 Стронцианит SrCO3 Арагонит СаСО3 Белая свинцовая руда РЬСОз
Апатит Ca8P30i2Cl Пироморфит РЬбР1з012С) Миметезит Pb6As30i2Cl Кампилит Pb6(As, P) 3O12Cl Гедифан (Pb1Ca) 5(As, P) 3O12Cl Эндихит Pb6(As, V) 30i2Cl Ванадинит Pb5V30i2Cl Тяжелый шпат BaSO4 Целестин SrSO4 Ангидрит CaSO4 Свинцов. купорос PbSO4
Величина кристаллографических констант кристаллов таких изоморфных смесей (напр. велйчина углов между гранями) имеет значение промежуточное по сравнению с величинами соответственных констант отдельных входящих в изоморфную смесь соединений и колеб-. летсяв зависимости от того, какой из ингредиентов содержится в смеси в большем количестве.
Так напр., КМпО4 и КС1О4 выкристаллизовываются из раствора обоих веществ в виде общих кристаллов ромбической системы. Сернокислые соли многих двувалентных металлов кристаллизуются с семью частицами кристаллизационной воды в виде смешанных кристаллов и образуют, как говорят, изоморфный ряд купоросов: ZnSO4—7H2O; NiSO4—7H2O; MgSO4•7Н2О и т. д.
Медный купорос CuSO4—5H2O кристаллизуется в триклинической системе, железный же' купорос FeSO4•7Н2О — в моноклинической. Из смесей растворов этих двух солей выпадают двоякого рода смешанные кристаллы: из растворов, богатых медною солью, выпадают смешанные триклинические кристаллы (Си, Fe) SO4—5H2O с содержанием железной соли до 5, 12%; из растворов же, богатых железной солью, выпадают смешанные моноклинические кристаллы (Си, Fe) SO4*7H2O с содержанием железной соли от 46, 83 до 100% в зависимости от состава исходного раствора. Таким образом медный купорос в качестве составной части смешанных кристаллов может существовать в необычной для него моноклинической форме CuSO4—7H?;O, а железный купорос — в форме FeSO4—5H2O.
Смешанные кристаллы, в которых железной соли было бы от 5, 12 до 46, 83%, отсутствуют (разрыв В ряде смесей); такой случай носит название изодиморфизма.
Изоморфные соединения можно расположить в зависимости от их свойств в изоморфные ряды» которые имеют большое значение в минералогии, так как они позволяют предвидеть химический состав неопределенных химических соединений.
Изоморфными рядами широко пользуются при анализе минералов и при толковании этих анализов.
В кристаллографии И. рассматривается как частный случай морфотропизма (см.), причем различают Й. совершенный, когда два изоморфных вещества могут давать изоморфные однородные кристаллы промежуточного переменного состава, и И. несовершенный, когда такие промежуточные по составу кристаллы не получены.
Лит.: Менделеев Д. И., Основы химии, 9 изд.,
том I — II, Москва — Ленинград, 1927—28; Вернадский В. И., Минералогия, выпуск 1, 3 издание, Москва, 1910; Федоровский Н. М., Курс минералогии, ч. 1 — з, Москва, 1923.
ИЗОМОРФНЫЕ ВЕЩЕСТВА, см. Изоморфизм.
ИЗОМОРФНЫЕ. РЯДЫ, систематическое рас положение в таблицах элементов, дающих соединения, аналогичные по формуле и кристаллическому классу.
ИЗОМОРФНЫ ЕСМЕСИ, твердые растворы, кристаллы, в к-рых растворитель и растворенные тела сходны по кристаллической форме и химическому составу.
ИЗОНЕФЫ, см. Изолинии.
