Кристалохімія та ізоморфізм. Головні типи ізоморфізму та їх геохімічне значення.

Кристалохімія вивчає зв'язок між атомною будовою (структурою) кристалів і їх хімічними, фізичними й геометричними властивостями.

ІЗОМОРФІЗМ – здатність кристалічних речовин різного хімічного складу утворювати геометрично подібні кристалічні структури. Це пов’язано з взаємозамінністю в його кристалічних ґратках елементів, близьких за своєю хімічною будовою, наприклад, взаємозаміняють один одного натрій і калій, кальцій і магній. Можна показати на прикладі: у мінералі олівіні (Mg, Fе)SіО₄ іон Mg ізоморфно заміщений на іон Fе.

Ізоморфізм - це явище взаємозаміщення атомів або іонів в кристалічній решітці мінералу. При цьому чужорідний іон повинен відповідати певним вимогам: мати приблизно ті ж розмірами, що і елемент який заміщається, а також однакові з ним валентності і мати подібні властивості поляризації. Такий ізоморфізм називається ізовалентним. До нього можна віднести широко відомі заміщення цирконію гафнію, молібдену ренієм, калію рубідію, алюмінію галієм і т. д. Завдяки близькості іонних радіусів гафній, рубідій, реній, галій, будучи рідкісними елементами, практично повністю поглинаються мінералами своїх більш поширених елементів-господарів. Їхні власні мінерали невідомі.

Більш складною формою ізоморфізму є гетеро валентний ізоморфізм, при якому атоми, що заміщають один одного мають однакові розміри, володіють різною валентністю. Правило електростатичної нейтральності, тобто збереження нейтрального заряду сполуки, може бути дотримано завдяки компенсації валентності іншим іоном. Наприклад, в плагіоклазу Са⁺²+Аl⁺³ (сумарна валентність дорівнює п'яти) ↔ Na⁺+Si⁺⁴ (сумарна валентність також дорівнює п'яти). Широко поширені взаємні заміщення елементів, мало відрізняються за розмірами атомів. Наприклад, заміщення магнію і заліза нікелем і кобальтом в олівінs, кремнію германієм в силікатах.

Крім ізоморфізму відомо явище поліморфізму, яке полягає в тому, що одна і та ж по хімічному складу речовина при кристалізації в різних умовах (Р, Т) утворює різні мінеральні модифікації. Приклади: графіт і алмаз, кварц - тридимит - кристобаліт - стішовіт.