![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Макаров Е.С. Изоморфизм атомов в кристаллах
.pdfГлава III
ИЗОМОРФИЗМ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
1. ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
В этой главе мы рассмотрим фактический материал по изоморфизму отдельных химических элементов на основе изложенных в предыдущей главе представлений. Изоморфизм элементов означает фактически изоморфизм атомов. Для изо морфной взаимозаместимости в кристаллах данной фазы атомы разных элементов должны быть химически взаимоиндифферент ными и не сильно отличаться по размерам. Природа межатом ных связей в кристаллах компонентов изоморфных смесей дол жна быть аналогичной.
Для всех химических элементов (в алфавитном порядке их международных символов) перечислим те элементы, которые могут в принципе образовывать с данным элементом изоморф ные смеси в тех или иных классах соединений и минералов, со гласно критерию химической индифферентности и фактору раз
мера |
атомов. |
Для |
каждой |
конкретной |
пары |
взаимозамещаю- |
||
щихся |
атомов |
будут даны |
примеры проявления |
изоморфизма |
||||
в минералах, |
искусственных |
соединениях |
и твердых растворах. |
|||||
Из-за обширности фактического материала |
по |
изоморфизму |
||||||
«два ли |
удастся |
охватить |
все проявления |
изоморфизма для |
||||
обычных |
элементов. С другой стороны, для всех |
искусственных |
и радиоактивных элементов, благородных газов и некоторых неметаллов материал по изоморфизму весьма скуден или вовсе •отсутствует, так как диаграммы состояния их с другими эле
ментами еще не изучены, а |
кристаллохимия не разработана. Со |
||
временем эти недостающие |
разделы |
будут |
восполнены. |
Материал этой главы собран в |
справочные таблицы, кото |
||
рые могут служить для ориентировочной |
оценки изоморфных |
отношений отдельных элементов как в минералогии и геохимии, так и в неорганической химий, металловедении и других обла стях материаловедения.
В первом столбце таблиц приведен перечень элементов, к которым данный элемент химически индифферентен. Во втором •столбце таблиц указан тип индифферентности изоморфных эле ментов по диаграммам состояния их элементарных систем [74]. Обозначения: (I)—расслаивание, (Пэ)—эвтектика, ( I I п) — перитектика, (III)—непрерывные твердые растворы, (IV) —
широкие области у обоих компонентов, |
(V) — широкие |
области |
|||
у одного из компонентов. В столбце 3 |
приведены, |
по |
данным |
||
работ [111, 112], разности электроотрицательностей |
Ах |
как |
ори |
||
ентировочная оценка химической |
индифферентности в тех |
слу |
|||
чаях, когда это известно. Различия |
радиусов Аг для |
металличе |
ских (кристаллических в случае неметаллов), ионных и орби
тальных (по Слэйтеру) радиусов указаны |
в |
столбцах 4, 5, 6. |
|
В столбце 7 указаны конкретные примеры |
минералов |
или твер |
|
дых растворов, в которых изоморфизм данной |
пары |
элементов |
установлен или предполагается по критерию химической индиф ферентности.
По степени изученности пары изоморфных элементов в пер вом столбце таблиц разбиты на три группы:
Группа А охватывает те пары элементов, изоморфизм кото рых хорошо изучен и доказан в минералогии и (или) в неорга нической химии и металловедении.
Группа В включает пары элементов, изоморфизм которых изучен недостаточно полно.
Группа С содержит те пары элементов, изоморфизм кото рых вероятен согласно критерию взаимной химической индиф ферентности, но не изучен.
Пределы растворимости в случае ограниченных твердых рас творов изоморфных элементов друг с другом, указанные в стол бце 7, относятся к максимальной растворимости в а-фазах при эвтектической температуре, согласно диаграмме состояния дан ной системы [74].
После каждой таблицы сделаны замечания, касающиеся наиболее характерных черт, и в особенности совершенного и широкого изоморфизма данного элемента в разных по типу свя зи классах кристаллических соединений или минералов: метал лах и их сплавах, интерметаллидах, ионных и гомеополярных соединениях.
2.ТАБЛИЦЫ ПАР ИЗОМОРФНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Ас
А к т и н и й : / - м е т = 2,03 А; |
гАсз+ |
= 1,18 А; л о р б = 1,95 А; |
X з + — |
1»45 |
ккал/г-атом |
Изоморфные элементы и ионы
Группа А
ммы га
- 1
I*R о
5 <->
ьX 8о
1
ё
|
|
|
Изоморфные системы |
ев |
|
|
|
>. |
|
|
|
- |
- |
си |
|
|
нса |
||
|
|
о |
си |
<и |
< |
о |
V™. |
< |
3 |
< |
|
—
П р о д о л ж е н и е т а б л . Ас
|
3 |
1 |
|
|
|
|
S |
S |
|
|
|
Изоморфные |
я |
|
|
|
|
элементы |
£• к |
|
|
|
--a |
к |
|
|
|
||
и ионы |
2 х |
|
|
„ |
|
|
Is |
< |
< |
X |
< |
|
< |
||||
|
|
|
s |
і.X |
|
Группа В |
•—• |
— |
|
|
|
Ac—La |
8 |
|
0 |
||
Ас 3 + — La 3 + |
— |
5 |
— 3 |
— |
|
Ас—Се |
— |
— |
12 |
— |
5 |
А с 3 + — С е 3 + |
— 15 |
— 10 |
— |
||
Ас—Рг |
— |
•— |
12 |
— |
5 |
А с 3 + — Р г 3 + |
— 20 |
— 11 |
— |
||
Ас—Nd |
— |
— |
12 |
— |
5 |
Ас 3 + — Nd 3 + |
|
22 |
— |
13 |
— |
Ас—Pm |
|
— |
— |
— |
5 |
А с 3 + — P m 3 + |
|
23 |
— — — |
||
Ас—Sm |
|
— |
13 |
— |
5 |
А с 3 + — S m 3 + |
|
23 |
— 18 |
— |
|
Ас—Ей |
|
|
0 |
— |
5 |
А с 3 + — Е и 3 + |
|
23 |
— 20 |
— |
|
Ac—Gd |
|
— |
13 |
— |
8 |
А с 3 + — G d 3 + |
|
22 |
|
21 |
|
Ас—Tb |
|
— |
15 |
— |
11 |
А с 3 + — T b 3 + |
|
18 |
— 27 |
— |
|
Ас—Dy |
|
— |
15 |
— |
11 |
А с 3 + — D y 3 + |
|
15 |
— 28 |
— |
|
Ас—Но |
|
|
15 |
— |
11 |
А с 3 + — Н о 3 + |
|
11 |
— 30 |
— |
|
Ас—Ег |
|
— |
16 |
— |
11 |
А с 3 + — Е г 3 + |
— 13 |
— 32 |
— |
||
Ас—Тш |
— |
— |
16 |
— |
11 |
А с 3 + — Т т 3 + |
|
7 |
— 35 |
— |
|
Ас—Yb |
|
— |
16 |
— |
11 |
А с 3 + — Y b 3 + |
— |
7 |
— 37 |
— |
|
Ac—Lu |
— |
16 |
— |
11 |
|
А с 3 + — L u 3 + |
— 8 |
— 39 |
— |
||
Ac—Y |
— |
— |
12 |
— |
5 |
А с 3 + — Y 3 + |
— |
15 |
— 28 |
— |
|
Ac—Ra |
— |
— |
— |
1 0 |
|
Ас3 +—Ra2+ |
— |
27 |
— |
21 |
— |
Ac—Th |
— |
— |
13 |
— |
8 |
Ас3 +—Th*+ |
— |
8 |
— |
10 |
— |
Ас—Ра |
— |
— |
25 |
— |
8 |
А с 3 + — Р а 3 + |
— 18 |
— 5 |
— |
||
Ас—U |
— |
— |
33 |
— |
11 |
Ас3 + —U*+ |
— |
23 |
— |
15 |
— |
Группа С
|
« |
Изоморфные системы |
a, |
>> |
|
|
ca |
|
<v |
|
H |
|
s |
|
— |
|
— |
|
— |
|
— |
|
— |
|
— |
|
|
[138] |
|
|
[139] |
|
|
— |
Минералы U , Th и TR. |
— |
|
Изоструктурные соедине- |
— |
|
, |
ния: |
— |
' |
AcF3 —LaF3 |
— |
|
А с 2 0 3 — L a 2 0 3 |
— |
|
Ac2 S3 —Ce2 S3 |
— |
|
AcCl3 —UC13 |
— |
|
и т. п. |
— |
—
—
|
— |
|
— |
|
— |
|
— |
|
— |
|
— |
|
— |
|
— |
|
— |
|
— |
|
— |
|
— |
1 |
— |
— |
|
|
По-видимому, все другие актиноидные элементы изоморфны с актинием.
Диаграммы состояния металлического актиния с другими элементами еще не изучены. Изовалентный изоморфизм трех валентного актиния с трехвалентными редкоземельными эле ментами и иттрием, находящимися в одной и той же подгруп-
123
пе Ilia периодической системы, весьма вероятен, и он подтвер ждается всеми кристаллохимическими данными, указывающими
на |
изоструктурность актиниевых и |
редкоземельных соединений |
в |
галогенидах, окислах, сульфидах |
и многих других классах |
соединений, включая интерметаллиды [138, 139]. Однако фазо вые диаграммы актиниевых систем еще не изучены экспери ментально.
Точно так же весьма вероятен изоморфизм актиния с ура ном, протактинием, торием и радием, что косвенно подтверж
дается |
их |
совместным |
нахождением |
в природных урановых и |
|||||||
ториевых |
минералах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Кроме того, все трансурановые элементы, по-видимому, изо |
|||||||||||
морфны |
с |
актинием, |
по |
крайней |
мере |
в |
трехвалентном |
со |
|||
стоянии. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AG |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С е р е б р о : |
/•„„ = |
1,44 |
A; rA+ |
= 1,26 А; |
г.*+ |
= |
0,89 А; |
|
|||
'орб = |
1,60 A; |
XAg+ = |
'75 |
ккал/г-атом; |
XAg+ = |
"^0 |
ккал/г-атом |
|
|||
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
s |
|
|
|
|
|
|
|
со |
Изоморфные |
S |
|
|
о |
|
|
|
|
|||
«J |
3 |
|
|
|
|
|
|
о. |
|||
элементы |
О, _ |
•у |
|
|
|
Изоморфные системы |
>, |
||||
" = |
|
- |
- |
|
са |
||||||
и ионы |
|
Я = |
|
Ю |
|
|
|
|
|||
|
|
ч о |
їй |
|
|
|
|
си |
|||
|
|
t: cj |
s |
о |
Он |
|
|
|
|
н |
|
|
|
PS |
< |
< |
ОS |
<О |
|
|
|
|
|
Группа А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ag—Au |
|
III |
|
0 |
— |
18 |
Сплавы Ag—Au |
[74, |
|||
Ag+—Au+ |
|
— |
35 |
— |
9 |
— |
Аргауриты |
|
|
111J |
|
|
— |
— |
|||||||||
Ag2+—Au3 + — |
20 |
.— |
5 |
— |
|
|
|||||
Ag—Pd |
|
I l l |
— |
5 |
— |
14 |
Сплавы Ag—Pd |
[74, |
|||
Ag2+—Pd3+ — |
|
— |
|
— |
|
|
|
|
111} |
||
25 |
10 |
Аргауриты |
|
|
— |
||||||
A g - P t |
|
ІІП, |
— |
4 |
— |
18 |
Сплавы Ag—14 ат. % Pt |
[74) |
|||
|
|
IV |
|
— |
|
— |
|
|
|
|
111J |
Ag2+_Pt2+ |
— |
35 |
10 |
Аргауриты |
|
|
— |
||||
Ag—Cu |
|
Пэ, |
|
13 |
— |
18 |
Сплавы Ag—14 ат. % Си |
[74, |
|||
|
|
IV |
|
— |
|
— |
|
|
|
|
140] |
Ag+—Cu+ |
|
— |
5 |
31 |
AgZn—CuZn, |
|
[1111 |
||||
Ag2+—Cu2+ |
— |
15 |
— |
23 |
— |
AgZn3 —CuZn3 , |
|
|
|||
Ag+—Cu2+ |
— |
60 |
— |
43 |
— |
Ag5 Zn8 —Cu5 Zn8 |
|
||||
Ag2+ —Cu+ |
— |
70 |
— |
8 |
— |
Ag2 Te—Cu2 Te |
|
[1411 |
|||
A g - L i |
|
|
— |
|
— |
|
Тетраэдрит, пирсит и др. |
|
|||
|
V |
9 |
10 |
Сплавы Ag—60 ат. % L i |
[741 |
||||||
Ag+ — Li+ |
|
— |
50 |
— |
43 |
.— |
|
|
|
|
|
Ag2+—Li+ |
— |
125 |
— |
31 |
— |
|
|
|
|
|
|
Ag—Na |
|
Пэ |
— |
ЗО |
— |
12 |
AgCl—NaCl; |
Ag—галит |
[1421 |
||
Ag+—Na+ |
|
— |
55 |
— |
30 |
— |
|
|
.— |
[111} |
|
A g - H g |
|
V |
— |
8 |
— |
16 |
Сплавы Ag—37 ат. % Hg |
[74] |
|||
Ag + - Hg2+ |
— |
40 |
— |
14 |
-— |
Конгсбергит, |
аргаурит |
[111] |
Изоморфные
элементы и ионы
К о |
< |
|
Ag2+_Hg2+
Ag—Cd
Ag+—Cd2+
A g 2 + _ C d 2 + A g - Z n
Ag+ — Zn 2 + Ag2+—Zn2 + Ag—Mg
A g 2 + _ M g 2 + Ag+—Mg2+ Ag—Mn Ag2+—Mn2 + A g - A l Ag+—A13+
A g 2+ _ A13 + Ag—In
Ag2+—Ins+
Ag—Ga Ag+—Ga3+ Ag2+—Ga3 +
Группа В
A g - B i
Ag2+—Bj3+
Ag—As Ag+—As3+ A g 2 + _ A s 3 +
Группа С
Ag—Pb
Ag+—Pb2+
Ag2+—Pb4 +
Ag—Tl
Ag2+—T13+
A g - T l +
A g - I r
Ag2 +—Ir*+ Ag—Rh Ag2+—Rh3 + A g - U Ag2+— U 4 + A g - V
Ag2+—V2+
Ag—Ge
Ag2+—Ge2+ Ag2+_-Ge 4+ Ag+—Ge2-(- Ag—Ge
V |
35 |
23 |
|
20 |
30 |
||
|
|||
|
55 |
9 |
|
V |
|
7 |
|
|
30 |
70 |
|
|
45 |
20 |
|
V |
|
11 |
|
|
75 |
35 |
|
|
0 |
91 |
|
V |
70 |
11 |
|
|
0 |
||
IV, |
V |
||
|
45 |
147 |
|
|
30 |
74 |
|
V |
35 |
9 |
|
V |
4 |
||
60 |
|||
|
103 |
||
|
15 |
43 |
|
II |
55 |
|
|
п, |
|
||
v |
117 |
||
|
45 |
3053
II 21
0 |
5 |
56
II 19
207
45 |
17 |
|
7 |
25 |
31 |
|
7 |
0 |
31 |
I |
7 |
70 |
9 |
I |
8 |
85 |
1 |
II |
22 |
65 |
|
15 |
68 |
10 |
73 |
90 |
128 |
Изоморфные системы
Сплавы Ag—40 ат. % Cd Фазы {і, у, є системы
(Ag - Cd) _
Сплавы Ag—40 ат. % Zn
Сплавы Ag—29 ат. .% Mg
14 Сплавы Ag—47 ат. % Мп
28Сплавы Ag—20 ат. % А1 Фазы р, ф (Ag—А1)
13 |
Сплавы Ag—20 ат. |
% In |
23 |
Сплавы Ag—19 ат. % Ga |
|
|
|
|
0 |
Аргаурит |
|
40 |
(Ag, Bi) S2 - (Ag, |
Bi) Se2 |
Аргаурит |
|
|
12 |
|
|
19 |
|
|
18 |
Аргаурит |
|
18 |
Аргаурит |
|
9 |
|
|
18
28
В интерметаллических системах серебро обладает совершен
ным изоморфизмом в |
сплавах с золотом |
и палладием, наблю |
|
даемым также в природных образцах самородного |
золота. |
||
Совершенный изоморфизм серебра и меди наблюдался в не |
|||
прерывных растворах |
Ag2 Te—Cu2 Te |
[141], |
AgZn—CuZn, |
Ag5 Zn8 —Cu5 Zn8 , AgZn3 —CuZn3 [140]. |
марганца |
наблюдался |
|
Совершенный изоморфизм серебра и |
в непрерывных твердых растворах AgZn3 —MnZn7 [140]. Метал лическое серебро растворяет в себе до 47 ат.% Мп.
Совершенный изоморфизм атомов серебра и висмута наблю дался в высокотемпературных р-фазах (Ag, Bi)S 2 и (Ag, Bi)Se2 и в их непрерывных твердых растворах [143]. Атомы серебра и висмута статистически распределены по катионным позициям этих соединений, обладающих структурным типом NaCl. Точно так же предполагаются изоморфные примеси мышьяка, сурьмы и висмута в самородном серебре [111], однако строение соответ
ствующих минералов |
недостаточно |
хорошо изучено. |
В классе ионных соединений интересен совершенный изомор |
||
физм серебра и натрия в их галогенидах. Диаграмма состояния |
||
системы AgCl—NaCl |
указывает на |
непрерывный ряд твердых |
растворов при высокой температуре, которые быстро распада
ются при понижении |
температуры. Кривая распада |
определена |
|
в работе [142]. Дефектность строения твердых |
растворов |
||
AgCl—NaCl |
обсуждена в работе [144]. В природе |
известна со |
|
держащая |
серебро |
разновидность каменной соли — Ag-галит |
(гуантахайит).
AI
А л ю м и н и й : /"мет = 1 , 4 3 А; / - А 1 3 - т - = 0,51 А; г о р б = 1 , 2 5 A ; X A i 3 + =
Изоморфные
элементы и ионы •
Группа А
Al—Si
А 1 И - — S i * +
Al—Ga
A l s + — G a 3 +
Тип диаграммы со стояния
I I
I I
|
= |
220 |
ккал/г-атом |
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
Изоморфные смеси |
|
<\i |
< |
ч |
< |
|
Литература |
|
|
0s- |
о4- |
*^ |
|
|
|
id |
H |
|
о |
|
|
|
|
S |
§ |
о. |
|
|
|
< |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
— |
14 |
В |
алюмосилицидах и |
[145] |
|
— |
|
— |
|
интерметаллидах |
|
40 |
20 |
Полевые шпаты и дру |
[111] |
|||
— |
8 |
— |
4 |
|
гие алюмосиликаты |
|
В |
АІ-минералах |
|
||||
15 |
|
21 |
|
|
|
|
со |
Изоморфные |
диаграммы тня |
|
элементы |
|
|
и ионы |
|
|
|
|
_ о |
Al—Fe |
|
V |
Al 3 + — Fe 3 + |
|
|
Al—Cr |
|
V |
A l 3 + — C r 3 + |
|
|
Al—Mg |
|
V, I V |
A13+—Mg2+ |
V |
|
Al—Zn |
|
|
Ais+_zn2+ |
11 |
|
Al—Sn |
|
|
Al3+_Sn2+ |
|
|
Al3 +—Sn*+ |
|
|
Al—Cd |
|
I I , I |
A13+—Ccf2+ |
IV |
|
Al—Ag |
|
|
A13+—Ag+ |
|
|
A l 3 + — A g 2 + |
V |
|
Al — Mn |
|
|
Al3 +—Mn2+ |
|
|
A l 3 + - M n 3 + |
|
|
A l — V |
|
V |
A13+—V3H- |
|
|
Группа |
В |
|
A l - T i |
|
V |
A13+—Ті 4+ |
I , l l |
|
A l — I n |
|
|
A13+—In3+ |
|
|
Al—Sc |
|
|
A l 3 + — S c 3 + |
|
|
Группа |
С |
|
Al—Ge |
|
II |
Al 3 + — Ge 4 + |
V |
|
Al—Mo |
|
|
A13+—Mo»+ |
|
|
Al—Be |
|
I I |
A13+—Be2+ |
|
2 s
а |
|
в? |
г? |
Изоморфные смеси |
|
|||
|
|
|
|
|
||||
•ч |
Н |
X |
<о |
|
|
|
|
|
|
<D |
о |
о* |
|
|
|
|
|
и |
2 |
о |
|
|
|
|
||
к. |
< |
|
|
|
|
|||
< |
< |
< |
|
|
|
|
||
|
14 |
|
12 |
Сплавы Fe—51 ат. %А1 |
||||
15 |
|
25 |
|
( A l , |
Fe) 2 0 3 ; |
|
ва- |
|
|
|
|
|
рисциты, бирюза, |
эл- |
|||
|
|
|
|
баит, |
роговые обман |
|||
|
|
|
|
ки, глауконит |
|
|
||
|
14 |
|
12 |
Сплавы Сг—45 ат. % А1 |
||||
30 |
|
23 |
|
(А1, |
С г ) 2 0 3 ; |
|
киа |
|
|
|
|
|
нит, |
диаспор |
|
|
|
|
12 |
|
20 |
Сплавы А1—20 ат. %Mg |
||||
|
|
|
|
Фазы |
V |
систе |
||
|
|
|
|
мы Al—Mg |
|
|
||
45 |
|
30 |
|
Мелилит, клинохлор |
||||
15 |
5 |
45 |
8 |
Сплавы А1-66 ат. % Zn |
||||
2 |
16 |
T i 3 ( A l , Sn); Nb 3 |
( A l , |
|||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
Sn); |
N i 3 ( A l , |
Sn) |
||
50 |
|
82 |
|
Хризоберилл |
|
|
||
45 |
3 |
39 |
24 |
AlSb—CdTe |
|
|
||
25 |
90 |
|
|
|||||
1 |
28 |
Сплавы Al—24 ат. 96 Ag |
||||||
|
|
|||||||
45 |
|
147 |
|
|
|
|
|
|
30 |
10 |
74 |
12 |
Сплавы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
57 |
|
6-Mn—40 ат. % A l |
||||
40 |
|
|
Диаспор |
|
|
|||
40 |
7 |
30 |
8 |
Сплавы V—50 ат. % A l |
||||
10 |
45 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
12 |
Сплавы |
|
A l |
||
|
|
|
|
P-Ti—48 ат. % |
||||
30 |
11 |
33 |
28 |
Хризоберилл, корунд |
||||
5 |
59 |
|
|
|
|
|||
13 |
28 |
|
|
|
|
|||
30 |
49 |
Берилл |
|
|
||||
|
|
|
|
|||||
45 |
17 |
4 |
0 |
|
|
|
|
|
5 |
16 |
Сплавы Мо - 20 ат. %А1 |
||||||
15 |
37 |
|||||||
29 |
19 |
|
|
|
|
|||
10 |
46 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
тература к
[74]
[143]
[111]
[74]
[146]
[74]
[111]
[81]
[140]
[111]
[147}
[74]
[74]
[741
[741
[74]
[111]
[74]
[1111
[74]
[74]
Интересно отметить, что металлический алюминий, обладая
простой |
структурой — кубической |
гранецентрированной |
типа |
|
меди, — не образует |
непрерывных |
твердых растворов ни с од |
||
ним из многочисленных изоструктурных с ним металлов. |
Наи |
|||
большая |
изоморфная |
смесимость |
в металлическом состоянии |
|
возможна |
с цинком, серебром и магнием (см. таблицу) в а-фа- |
зах. Из трехвалентных металлов железо и хром способны рас творять в себе до 51 и 45 ат.% алюминия соответственно. Изве
стна неограниченная |
изоморфная |
смесимость окислов алюми |
ния, железа и хрома |
(Al, Fe, Сг) 2 0з |
[148]. |
Металлический титан способен растворять в себе до 45 ат.% |
||
алюминия (см. ниже, |
раздел Ті). |
|
Наиболее широко |
распространенным и имеющим громадное |
минералого-геохимическое значение является совершенный ге-
теровалентный |
изоморфизм алюминия |
и кремния |
в алюмосили |
катах по схеме |
Na++Si 4 +^Ca 2 + + Al3 + |
и другим |
аналогичным |
схемам. Алюминий и кремний обладают также полной взаимозаместимостью в непрерывных рядах твердых растворов многих
изоструктурных силицидов и алюминидов, например |
Мо3 А1— |
Mo3 Si; Zr 5 Al 3 — Zr 5 Si 3 ; Zr2 Al—Zr2 Si. |
благода |
Широко известен эндокриптный (замаскированный |
ря малому количеству) изовалентный изоморфизм галлия и алю миния во многих алюминиевых минералах, содержащих до 10-3 % Ga.
Совершенный изоморфизм атомов алюминия и олова наблю
дался в твердых |
растворах интерметаллидов |
Nb3 Al—Nb3 Sn; |
||||
Ni3 Al—Ni3 Sn; Ti3 Al—Ti3 Sn. |
изоморфизм алюминия |
с |
маг |
|||
Интересен и важен |
широкий |
|||||
нием в а-, |3- и |
у-фазах |
системы |
Al — Mg [74], а |
также |
в |
шпи |
нелях, мелилитах и клинохлорах [111].
Am
А м е р и ц и й : г м е т = 1 , 8 7 А .
Кристаллохимия искусственного элемента америция, его диа граммы состояния и его изоморфные отношения с другими хи мическими элементами еще не изучены. В настоящее время исследованию доступны лишь миллиграммовые количества аме риция.
Входя в плеяду актиноидных элементов, америций, по-види мому, изоморфен со всеми другими актиноидными элементами,
атакже с лантаноидами и иттрием.
Аг
А р г о н : г к р и с т = 1 , 9 1 А; г о р б = 0,69 А.
Хотя |
благородные |
газы и проявляют (в невозбужденном со |
стоянии) |
полную химическую индифферентность по отношению |
|
ко всем |
химическим |
элементам и, следовательно, удовлетво- |
ряют основному критерию изоморфизма — критерию химической индифферентности, тем не менее они не образуют изоморфных смесей с другими элементами из-за резкого отличия природы межатомных связей в кристаллах благородных газов и осталь ных элементов и химических соединений.
Атомы благородных газов способны к образованию лишь вандерваальсовых связей, которые по механизму возникновения и физической природе резко отличаются от ионных, гомеополярных и металлических межатомных связей в кристаллах, а по своей силе неизмеримо слабее их, на что указывает чрезвычай но низкая температура плавления их кристаллов, близкая к аб солютному нулю.
As
М ы ш ь я к : г.крист |
1,22 А; г А 8 з + = |
0,58 |
A; r A s |
+ |
= |
0,46 А; г о р б = 1,15 А; |
X A s » + = |
220 ккал/г-атом, |
x A s |
5 + = 3 |
0 |
0 |
ккал/г-атом |
Изоморфные элементы Изоморфные смеси и ионы
Группа А
As—Sb |
III |
|
26 |
As3 +—Sb3 + |
|
30 |
31 |
As5 +—Sb5 + |
|
5 |
34 |
As p |
I I , I V |
13 |
15 |
As 3 + — P 3 + |
|
|
31 |
As6 + — P5 + |
|
10 |
31 |
Сплавы As—Sb |
[74] |
||
Пирситы, |
полибазиты, |
[111] |
|
арсено- |
и |
стибиотет- |
|
раэдриты |
|
и др. |
[74] |
Сплавы As—Р |
|||
Арсенаты, фосфаты: ми- |
[ Ш , |
||
метезиты, |
апатиты, |
122] |
монациты
Группа В
As V
A s 5+ _ V 5+
Группа С
As—В і
A s 3 + — B i 3 + A s 5 + — B i 6 + As—S
As3 +—S«+ As«+—Se +
|
10 |
17 |
|
[74] |
|
|
|
28 |
Сульванит |
[1111 |
|
I I |
27 |
39 |
|
[74] |
|
|
25 |
66 |
|
|
|
|
40 |
61 |
Сплавы S—55 ат. 96 As |
[74] |
|
v, и |
17 |
15 |
|||
|
|||||
|
55 |
57 |
|
|
|
|
75 |
13 |
|
|
Е. С. Макаров
Будучи (8—Л/ )-ковалентным элементом [123], мышьяк обра зует изоморфные смеси с ему подобными атомами сурьмы и фосфора лишь в существенно ковалентных минералах и соеди нениях, главным образом в халькогенидах, сульфосолях, фос фатах, арсенатах и т. п. Совершенный изоморфизм мышьяка и сурьмы установлен как в твердых растворах As—Sb, так и во многих минералах этих элементов. Точно так же широко: раз вит изоморфизм мышьяка и фосфора в арсенат-фосфатных сериях минералов и соединений. Изоморфизм мышьяка с серой, ванадием и висмутом изучен недостаточно полно.
AT
А с т а т .
Кристаллохимия и изоморфизм астата еще не изучены. Как замыкающий элемент V i l a подгруппы периодической системы^ астат является ближайшим химическим аналогом иода и, по-ви димому, может образовывать с ним и в его соединениях изо морфные смеси.
А и |
|
|
|
|
З о л о т о : /"мет = 1,44 А; |
г А и = 1 , 3 7 |
А; г Д |
ц з + = 0,85 |
А; г о р б = 1,35 А; |
= 210 |
ккал/г-атом; |
X A U 3 + |
== 230 |
ккал/г-атом |
Изо морфные эле менты
И ИОНЫ
Группа А
Аи—Ag
Аи+—Ag+
Аи3 +—Ag2+
Аи—Си
д и з + _ с и 2 +
Аи—Ni
А и 3 Ь — N i H -
Аи—Pd
Аи»+—Pd3 +
ТИП диаграммы со стояния
ш
—
ш
ш
—
ш
а?
о
о. |
< |
< |
.? |
Изоморфные смеси |
Литература |
|
< |
||||||
to |
-.о |
• = |
•-.о |
|
||
«t |
|
|
|
|
|
|
|
0J |
X |
Си |
|
|
|
|
о |
|
|
|
||
|
...г |
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
18 |
Сплавы Au—Ag; само |
[74, |
|
35 |
|
9 |
|
родное |
золото |
1111 |
|
|
|
|
|
||
20 |
— |
5 |
— |
|
— |
— |
|
12 |
|
0 |
Сплавы |
Аи—Си; ауро- |
|81, |
5 |
|
18 |
|
аргаурит |
111] |
|
|
|
|
|
|
||
— |
15 |
— |
0 |
Сплавы |
Au—Ni |
[74} |
20 |
— |
23 |
— |
|
— |
— |
|
6 |
|
4 |
Сплавы Аи—Pd; ауро- |
[74, |
|
5 |
|
6 |
0 |
аргаурит |
111] |
|
|
|
|
|