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Polymorphie

Polymorphie ist nach E. A. Mitscherlich in den Werkstoffwissenschaften und der Mineralogie die Eigenschaft, dass eine Substanz in verschiedenen Erscheinungsformen (Modifikationen) vorkommen kann.

Polymorphie (griech. poly = viel, morphe = Gestalt) bezeichnet die Eigenschaft von Verbindungen bei exakt derselben chemischen Zusammensetzung in zwei oder mehr unterschiedlichen Kristallstrukturen, sogenannten Modifikationen, aufzutreten - mit veränderter Symmetrie, verschiedenartigen Kristallformen und gelegentlich auch in abweichenden physikalischen und biologischen Eigenschaften.

Bei Elementen nennt man diese Erscheinung Allotropie.

Sind nur zwei oder drei Modifikationen bekannt, sprich man manchmal auch von Dimorphie bzw. Trimorphie.

Entdecker der Polymorphie war der deutsche Chemiker Eilhard Alfred Mitscherlich zu Beginn des 19.Jahrhunderts.

Bedingung hierbei sind unterschiedliche Temperaturen und Drucke bei der Entstehung, die zu unterschiedlicher Anordnung der Atome im Kristallgitter führten. Man unterscheidet die verschiedenen polymorphen Modifikationen durch Voranstellen der griechischen Buchstaben alpha, beta, gamma usw. Die Buchstaben entsprechen im Wesentlichen der Erhöhung oder Erniedrigung der Umwandlungstemperatur. Welche Struktur sich bildet, hängt stark von Druck und Temperatur - und damit von der Tiefe innerhalb der Erde - ab. Deshalb spiegeln solche polymorphen Mineralien die geologischen Bedingungen wider, die zur Zeit und am Ort ihrer Entstehung herrschten. Normalerweise begünstigen niedrige Temperaturen dichtere Kristallstrukturen.

Polymorphie ist im Mineralreich weit verbreitet:

  • Kohlenstoff (Graphit, Diamant, Fullerit)
  • Titandioxid (Rutil, Anatas, Brookit)
  • Eisenhydroxide (Goethit, Akaganeit, Lepidokrokit, Feroxyhyt)
  • Pyrit und Markasit
  • Böhmit und Diaspor
  • Argentit und Akanthit
  • Calcit und Aragonit
  • Siliziumdioxid (9 Modifikationen! u. a. Quarz, Seifertit, Tridymit, Cristobalit, Coesit, Stishovit, und daneben noch amorphes SiO2)

Als Beispiel für Allotropie hier das Element Schwefel:

  • Schwefel (S8), orthorhombisch und monoklin (Es gibt sechs polymorphe Modifikationen, von denen allerdings nur drei natürlich vorkommen: alpha-Schwefel (d.h. Schwefel), beta-Schwefel und gamma-Schwefel (eigenständiges Mineral Rosickyit).

Polytypie ist ein spezieller Fall von Polymorphie und wird separat erklärt.


Literatur

  • Betechtin, A.G.; 1968; Lehrbuch der spziellen Mineralogie;
  • Dana, E.S.; 1932; A textbook of mineralogy
  • Fleischer,M., Mandarino, J.A.; 2003; Glossary of mineral specimen
  • Klockmann-Ramdohr; 1954; Lehrbuch der Mineralogie
  • Roberts, CAmpbell, Rapp; 1989; Encyclopedia of minerals

Quellangaben

  • Redigierte Fassung: Collector
  • Erweiterung: cordula

Einordnung