同晶置换英文解释翻译、同晶置换的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 isomorphous replacement

分词翻译：

同的英语翻译：

alike; be the same as; in common; same; together
【医】 con-; homo-

晶的英语翻译：

brilliant; crystal; glittering

置换的英语翻译：

displacement; metathesis; permute
【计】 pernutation; substitute; substitution
【化】 metathesis; permutation
【医】 displacement; metathesis; replacement; substitution
【经】 permutation

专业解析

同晶置换 (Isomorphous Replacement)

在晶体化学与材料科学领域，同晶置换指晶体结构中某一离子（或原子）被另一种大小、电荷相近的离子替代，且不改变原晶体结构类型的现象。其核心在于置换后晶胞参数与空间群保持不变，仅因离子半径差异可能引起晶格常数微小变化。

核心特征与原理

结构稳定性
置换离子需满足离子半径相似性（通常差异＜15%）和电荷平衡条件。例如，橄榄石矿物（(Mg,Fe)₂SiO₄）中Mg²⁺（0.72Å）与Fe²⁺（0.78Å）的相互置换，因半径相近且电荷相同，可形成连续固溶体而不破坏硅氧四面体框架。
应用领域
- 材料设计：通过调控离子置换比例优化材料性能，如荧光材料中Eu²⁺置换Sr²⁺激活发光特性。
- 结构生物学：X射线晶体学中，利用重金属离子（如Hg²⁺）置换蛋白质中的特定原子，辅助相位测定（如多波长反常衍射法）。

术语辨析

同晶取代 (Isomorphous Substitution)：与之同义，强调离子替换的化学过程。
类质同象 (Isomorphism)：描述矿物学中同晶置换形成的系列矿物，如菱镁矿（MgCO₃）与菱铁矿（FeCO₃）构成的完全类质同象系列。

权威定义参考

国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）将同晶置换定义为：

"The replacement of one ion or group in a crystal lattice by another of similar size and charge, without altering the crystal structure."

参考文献

矿物晶体化学导论. 地质出版社, 2010.

Advanced Functional Materials 28(16), 1706142 (2018).

Methods in Enzymology 276, 307-326 (1997).

IUPAC. Compendium of Chemical Terminology (Gold Book), 2019.

《材料科学大辞典》. 化学工业出版社, 2017.

网络扩展解释

同晶置换（又称同晶替代、同形置换、类质同象替代）是指矿物晶体形成时，结构中某一离子或原子被性质相似、大小相近的其他离子或原子部分取代，但晶体结构基本保持不变的现象。以下是其核心要点：

基本机制
晶体结构中，中心离子（如硅氧四面体中的Si⁴⁺或铝氧八面体中的Al³⁺）可能被电价相近、离子半径相似的离子取代。例如，Al³⁺（半径0.05nm）取代Si⁴⁺（半径0.041nm），或Fe²⁺、Mg²⁺取代Al³⁺等。这种置换需满足电性相近和尺寸匹配原则。
电荷变化与结果
置换会导致晶体电价不平衡，产生剩余负电荷。例如，Al³⁺取代Si⁴⁺时，每个置换会产生1个负电荷，使晶体表面吸附阳离子（如K⁺、Ca²⁺），这是土壤保持养分的关键机制。
实际应用
- 土壤科学：黏土矿物（如水云母、蒙脱石）通过同晶置换吸附养分离子，提升土壤肥力。
- 材料催化：Ga、Zn等同晶置换的ZSM-5分子筛，因结构优化而表现出优异的催化性能，常用于轻烃芳构化反应。
与类质同象的区别
同晶置换强调晶体结构不变，而类质同象更广泛包含置换后结构可能的变化，但两者常被混用。

总结来看，这一现象是矿物化学性质与物理结构动态平衡的体现，对地质、农业及工业催化等领域均有重要影响。