Polymorphie
Polymorphie ist nach E. A. Mitscherlich in den Werkstoffwissenschaften und der Mineralogie die Eigenschaft, dass eine Substanz in verschiedenen Erscheinungsformen (Modifikationen) vorkommen kann. Diese haben die gleiche chemische Zusammensetzung (Stöchiometrie), unterscheiden sich aber in der räumlichen Anordnung der Atome und haben unterschiedliche Eigenschaften. Unterschiedliche Strukturen können sich durch Einflüsse wie Druck und/oder Temperatur bilden (Solvothermalsynthese).
Eine besondere Form der Polymorphie ist die Polytypie, welche bei in Schichtgittern kristallisierenden Verbindungen auftritt, wie Siliciumcarbid oder Siliciumnitrid.
Auch manche organische Moleküle wie beispielsweise Arzneistoffe, Pigmente, Fette oder Sprengstoffe können im kristallinen Zustand polymorph sein.
Beispiele
- Graphit, Diamant, Fullerene sowie Graphen sind Modifikationen von Kohlenstoff. (Diamant ist ein Isolator, während Graphit ein anisotroper Leiter ist.)
- Als natürliche Modifikationen des Siliciumdioxids kommen u.a. α-Quarz, β-Quarz, Tridymit und Cristobalit in der Natur vor.
- α-Schwefel, β-Schwefel und γ-Schwefel sind Modifikationen von Schwefel.
- Weißer Phosphor, roter Phosphor, schwarzer Phosphor und violetter Phosphor sind Modifikationen von Phosphor.
- Die kristallinen Bereiche in isotaktischem Polypropylen, einem teilkristallinen Kunststoff, treten als monokline (α-Form), pseudohexagonale (β-Form) und unter besonderen Bedingungen auch trikline (γ-Form) Modifikationen auf.
Begriffe
Bei zwei Modifikationen spricht man von Dimorphie, bei drei Modifikationen von Trimorphie. Tritt eine spiegelbildliche Modifikation auf, so wird sie als Enantiomorphie bezeichnet.
Wenn verschiedene Modifikationen wechselseitig ineinander umgewandelt werden können, liegt Enantiotropie vor; wenn die direkte Umwandlung nur in einer Richtung möglich ist, Monotropie.
Bei Vorkommen ein und desselben Elements in verschiedenen Zustandsformen spricht man von Allotropie, z.B. Kohlenstoff als Graphit sowie als Diamant.
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 26.05. 2020