|
Взаимное замещение ионов в кристаллической структуре без нарушения ее строения называется изоморфизмом. Это явление очень широко распространено в земной коре. Минералы группы оливина представляют собой непрерывный изоморфный ряд от железистого до магниевого представителя. В этом ряду происходит замещение одного иона на другой при их одинаковой валентности. Но бывают и более сложные случаи. Например, плагиоклазы также образуют сплошной и непрерывный изоморфный ряд от натриевого до кальциевого представителя. Однако замещение здесь происходит не ион на ион (как в оливине), а в результате сбалансированной замены нескольких ионов. Трехвалентный ион алюминия замещает четырехвалентный кремний, и одновременно с этим идет замена одновалентного натрия на двухвалентный кальций: А1Я+ и Ca2f на Sih4 и Na+.
Обратите внимание на то, что первое условие для изоморфного замещения — размер ионного радиуса. Магний и кальций по химическим свойствам очень близкие элементы. Они относятся к одной и той же группе таблицы Д. И. Менделеева, имеют одинаковую валентность, во многих химических реакциях ведут себя однотипно. Но их ионные радиусы разные, и это оказывается решающим. В плагиоклазах магний даже в самой ничтожной мере не может заменить натрий, хотя это с успехом выполняет кальций.
Хотя явление изоморфизма было открыто химиками в начале XIX в., сущность этого явления стала ясна лишь после разработки метода рентгеноструктурного анализа и выяснения структуры кристаллического вещества. Изоморфизм — один из ярких примеров того, как на основе законов кристаллохимии в земной коре происходит сортировка химических элементов.
Изучение ионных радиусов, анализ структуры кристаллического вещества земной коры постепенно привели ученых к выводу, что образование земной коры — это не просто отвердевание расплавленной лавы, как предполагали раньше, а сложный процесс дифференциации атомов химических элементов.
|