Файл: Макаров Е.С. Изоморфизм атомов в кристаллах.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 182

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

Смотрите также файлы