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

очень малой взаимной растворимостью компонентов друг в дру­ ге в твердом состоянии [74]. С магнием цинк образует ряд типичных интерметаллидов, среди которых известная фаза Лавеса MgZn2 . Это не препятствует ограниченному изомор­ физму цинка с магнием, который предполагается в ряде мине­ ралов (см. таблицу).

Не растворяя в себе других элементов, металлический цинк в широких пределах растворяется в некоторых металлах, осо­

ный и широкий изоморфизм цинка наблюдается с Cd, Hg, Fe, Mn, Си; ограниченный — с Mg, In, Ga, Та, Ge, Sn, Pb; весьма ограниченный изоморфизм возможен в принципе с Si, Ві, Be. В большинстве этих случаев необходимы специальные исследо­

лы и определение положений атомов примесей в кристалличе­

Zr

<

Металлический цирконий образует непрерывные ряды твер­ дых растворов с Hf, Nb, Та, Th, Ті, U, Pu. Широкие ряды твер­ дых растворов в цирконии дают A l , Sc, Mo (см. таблицу). Со всеми указанными элементами цирконий имеет совершенные или широкие изоморфные отношения во многих искусственных соединениях и природных минералах (см. таблицу). Наиболь­ шее минералого-геохимическое значение имеет изоморфизм Zr—Hf, который мог бы быть в природных минералах совер­ шенным, если бы кларк у гафния был не ниже, чем у циркония.

Совершенный изоморфизм циркония с Hf, Th, U, Pu, Ce вы­ ражается в образовании непрерывных рядов твердых раство­ ров их двуокисей (см. таблицу). Широкий изоморфизм цирко­ ния в окислах наблюдается также с Ті, Са, редкоземельными элементами, Y и Sc. Однако пределы и строение изоморфных смесей в этих случаях изучены недостаточно точно.

Важнейшими минералами циркония являются циркон и бад­ делеит, и нахождение в них изоморфных примесей Hf, Th, редкоземельных элементов, Са, Nb, Fe и др. находится в пол­ ном согласии с нашей таблицей возможных изоморфных эле­ ментов циркония (см. выше).

Глава IV

РОЛЬ ИЗОМОРФИЗМА В ПРИРОДНЫХ И ИСКУССТВЕННЫХ ПРОЦЕССАХ КРИСТАЛЛООБРАЗОВАНИЯ

1. ВВЕДЕНИЕ

Изоморфизм атомов в кристаллах является универ­ сальным кристаллохимическим законом природы и мощным геохимическим и технологическим фактором, определяющим реальную картину минерального мира Земли, планет Солнечной системы и материальную культуру человечества.

Представим себе в общих чертах, как выглядели бы мине­

в корне отличающиеся от ныне существующих. Не было бы ни полевых шпатов и плагиоклазов, ни оливинов и пироксенов, ни амфиболов и биотитов, никаких вообще минералов переменного состава. Были бы химически чистые конечные члены этих ми­ неральных серий. Не было бы рассеянных элементов и пробле­ мы микропримесей, но возникла бы проблема рассеянных микроминералов элементов, обладающих очень малыми кларками. Петрография и минералогия были бы значительно проще, хотя число минералов увеличилось бы, а аналитическая химия минералов основывалась бы на строгой стехиометрии состава соединений. Не было бы технологической проблемы получения высокочистых элементов и соединений: они предоставлялись бы человеку самой природой. Но это означает, что не было бы ря­

свойствами, так как человеку никакими силами не удалось бы заставить атомы разных элементов взаимозаместиться в кри­ сталлах полупроводников (например, в А ш В у - ф а з а х ) , в металлическом алюминии при получении дюралюминия, в желе­ зе при получении нержавеющих сплавов и т. д. и т. п.

264