类质同象(isomorphism)
在一种晶体的内部结构中,本来完全可由某种离子或原子占据的位置,部分地由性质类似的他种离子或原子所占据,共同形成均匀的、单一相的混合晶体的现象。也称同晶型;旧称同形性。相应的晶体称为类质同象混晶。例如钨铁矿FeWO4晶体结构中一部分Fe(的结构位置可以被Mn(替代、占据,由此形成的黑钨矿(Fe,Mn)WO4晶体就是一种类质同象混晶。式中圆括号内用逗号分开的元素,表示成类质同象替代关系的一组元素,书写顺序按所含原子百分数由高而低排列。
类质同象的原始概念曾由德国化学家E.米切利希于1819年提出他发现某些晶体对之间,如KH2PO4与KH2AsO4,KH2PO4与NH4H2PO4之间,具有十分相似的晶形和化学式,仅在组成元素上有些差异,于是就把这一现象称为isomor-phism,意即同形性。这一概念一直沿用到20世纪上半叶。挪威晶体化学家和地球化学家V.M.戈尔德施密特从晶体化学的角度出发,将具有相同晶体结构的物质统称之为类质同象。但他同时又提出,如果不同物质间不仅具有相同的晶体结构,且能相互混溶形成均一的混合晶体的,则称为狭义的类质同象。后一观点与公认的类质同象概念基本相当。
类质同象现象在天然矿物和人工合成物中都很常见。同一类质同象系列中的一系列混晶的晶胞参数值和物理性质参量(如比重、折射率等)都彼此相近,而且都随组分含量比的连续递变而作线性的变化,这可作为类质同象的一个判据。精确测定此种微小的变化,可推断一个类质同象混晶中的组分含量比。类质同象的概念对于指导找矿和矿产的综合利用,推测矿物形成时的物理化学条件及其热历史,解释晶体的某些物理性质,指导制备具有预定特殊性能的晶体等,具有重要的实际意义。