Chemia krzemianów

1

Chemia krzemianów

Polimorfizm w krzemianach

dr inż. Magdalena Król

Polimorfizm (wielopostaciowość)

• POLIMORFIZM – (wielopostaciowość) występowanie substancji o takim samym składzie chemicznym w kilku odmianach o różnej strukturze krystalicznej. Najtrwalszą odmianą jest ta, która wykazuje najniższą prężność pary.

• ALOTROPIA – polimorfizm pierwiastków chemicznych.

• W rozumieniu termodynamicznym różne formy

krystaliczne związku to różne fazy tego związku i dlatego przejście od jednej struktury do drugiej będzie przemianą fazową.

Rodzaje przemian fazowych

• Przemiany fazowe dzielimy na:

– przemiany I rodzaju, – przemiany II rodzaju.

• Przemiany fazowe łączą się ze zmianą stanu skupienia lub zmianą struktury fazy stałej.

• Przemiany polimorficzne dzielimy na:

– enancjotropowe – odwracalna między fazami termodynamicznie trwałymi;

– monotropowe – nieodwracalna, między fazą termodynamicznie metatrwałą a fazą termodynamicznie trwałą.

Diagram fazowy H ₂ O

2 Sens fizyczny diagramów fazowych

• DIAGRAM FAZOWY – wykres pokazujący obszary trwałości faz w zależności od ciśnienia i temperatury, linie i punkty równowag międzyfazowych.

B A G_A(p,T)

GB(p,T)

Przemiana enancjotropowa

Przemiana monotropowa Przemiany polimorficzne na diagramach fazowych

• Enancjotropowa – faza trwała przechodzi w fazę trwałą w sposób odwracalny.

• Pseudoenancjotropowa – faza trwała przechodzi w fazę trwałą w sposób odwracalny w subsolidusie.

• Amfoenancjotropowa – odmiana trwała przechodzi w fazę trwałą w sposób odwracalny lub nie.

• Metaenancjotropowa – faza metatrwała przechodzi w fazę metatrwałą w sposób odwracalny.

• Monotropowa – faza metatrwała przechodzi w fazę trwałą w sposób nieodwracalny.

• Pseudomonotropowa – faza metatrwała przechodzi w fazę trwałą w sposób nieodwracalny w subsolidusie.

• Amfomonotropowa – faza metatrwała przechodzi w fazę trwałą w sposób odwracalny lub nie.

• Metaamfotropowa – faza metatrwała przechodzi w fazę metatrwałą w sposób odwracalny lub nie.

3 Rodzaje przemian polimorficznych

Fazowe przemiany polimorficzne

Przemiany I rodzaju Przemiany II rodzaju

enancjotropowe monotropowe

przemieszczenie

przebudowa

przemieszczenie

przebudowa

Układ SiO ₂ wg Fennera

Polimorfizm SiO ₂

β-kwarc α-kwarc α-trydymit β-trydymit γ-trydymit

α-krystobalit β-krystobalit

stop szkło

Układ Ca ₂ [SiO ₄ ]

4 Polimorfizm Ca ₂ [SiO ₄ ]

α

α’

β α’

γ α’

1420°

<500°C 680-630°

780-860°

1160°

1160°