同晶型現象

同晶型現象又叫類質同象，一般是指幾種物質能形成晶形相同的或完全相似的晶體的現象。這種晶體是由結構相似的基元作相似排列而形成的。

基本介紹

• 中文名：同晶型現象
• 外文名： Isomorphism
• 簡介：具有同晶型 
• 特點：晶體外形相似 

同晶型現象概念

化學成分相近，結晶構造相似的物質，晶格中相似的構造單位（原子、離子、配離子等）互相替換而不破壞原有的結晶構造，這種性質稱為類質同象，所形成的中間成分的化合物稱類質同象混合物。

如菱鎂礦MgCO₃和菱鐵礦FeCO₃，在成分上都是碳酸鹽類，在構造上都是三方晶系的菱面體格子，因此，菱鎂礦中的Mg²⁺可以被Fe²⁺置換一部分，形成含鐵的菱鎂礦（Mg，Fe）CO₃，同樣，菱鐵礦中的Fe²⁺也可以被Mg²⁺置換一部分，形成含鎂的菱鐵礦（Fe，Mg）CO₃。

類質同象混合物化學式的寫法為：成類質同象的元素用圓括弧括起來，含量多的寫在前面，並用逗號分開；若是較複雜的類質同象混合物，可將兩端組分都寫出來，用n和（100-n）寫在兩個組分化學式的前面，中間用圓點分開二如由鈉長石和鈣長石組成的斜長石類質同象系列可寫成：

nNa[AlSi₃O₈]·（100-n）Ca[AlSi₃O₈]

同晶型現象的類型

在晶體中一種質點可被另一種質點替代的限度是不同的，按可替代的限度，類質同象可分為兩種類型。

一、完全類質同象

在晶體中某種質點可以無限制地被另一種質點代替，稱完全類質同象。如在鎂橄欖石MgSiO₄中的Mg²⁺可被Fe²⁺代替，Fe²⁺代替Mg²⁺的數量從少到多，直至成為鐵橄欖石，其化學成分可示意地表示如下：Mg₂SiO₄-（Mg，Fe）₂SiO₄-（Fe，Mg）₂SiO₄-Fe₂SiO₄。它們的晶體始終是斜方晶系的，晶體結構始終不變，只是晶胞參數隨成分的變化而逐漸改變，由鎂橄欖石的a₀=4.756nm，b₀=10.195nm，c₀=5.981nm逐漸變為鐵橄欖石的a₀=4.817nm，b₀=10.477nm，c₀=6.105nm。其物理性質也隨著成分的變化而逐漸改變。

二、不完全類質同象

在晶體中某種質點被另一種質點代替不能超過某一限度，只能在一定的範圍內進行，稱為不完全類質同象。如：閃鋅礦ZnS中的Zn²⁺被Fe²⁺代替最多只能達到陽離子數的43%，不論在自然界還是實驗室合成樣品中，都沒有找到鐵替代鋅超過這一限度的例子。

類質同象互相替代的離子，其電價可以相同，也可以不同，據此義可把類質同象分為兩種類型。

1.等價類質同象

相互替代的離子電價相同，如閃鋅礦中Fe²⁺代替Zn²⁺，橄欖石中Fe²⁺代替Mg²⁺。紅寶石中Al³⁺被Cr³⁺部分取代，翡翠中Al³⁺被Cr³⁺部分取代，祖母綠中的Al³⁺被Cr³⁺部分取代都是等價類質同象替代。

2.異價類質同象

相互替代的離子電價不相同。如藍寶石中Al³⁺被Ti⁴⁺+Fe²⁺取代，矽酸鹽中的Si⁴⁺被Al³⁺代替，螢石中的Ca²⁺被Y³⁺代替等。

類質同象的意義

研究礦物晶體的類質同象具有多方面的實際意義。

首先，類質同象研究是制定礦物溫壓計的理論基礎。儘管類質同象受到多種內在因素的影

響，但對一定的晶體及其有關元素而言，類質同象代換卻主要取決於各種外在因素尤其是溫度

的影響。基於此，成因礦物學家研製了大量礦物溫度計、礦物壓力計，成為地質過程研究的重要工具。

其次，研究類質同象能夠闡明礦物晶體的化學成分與物理性質的相關關係及其變化規律，使基於礦物物性測定結果來確定礦物組分的變化、恢復礦物形成時的物理化學環境乃至找礦預測成為可能。例如，黃鐵礦的熱電性與其類質同象組分密切相關，P型黃鐵礦常含較多低溫元素As和sb，指示較低結晶溫度和有利於成金的環境。

再次，類質同象理論是進行多金屬礦床綜合評價和稀有分散元素賦存狀態研究與找礦的指導思想。地殼中許多元素主要以類質同象混入物的形式賦存於一定的礦物晶格中，本身很少形成獨立礦物，例如Re經常賦存於輝鉬礦中，Cd，In，Ga經常存在於閃鋅礦中，為此，尋找Re，Cd，In，Ga等稀有分散元素，就要關注輝鉬礦、閃鋅礦；反之，對輝鉬礦、閃鋅礦礦床的評價，就要注意Re，Cd，In，Ga等稀有分散元素的多寡。

此外，類質同象混晶的分解能造成某些有用元素的集中，如鐵鎂質岩中所含的類質同象混入物氧化分離有時能形成鐵、錳、鎳、鈷的次生礦床，因此研究類質同象混晶的分解還能了解礦床氧化帶和原生帶的關係，為尋找氧化礦床和原生礦床提供依據。