
【化】 isostructural compounds
alike; be the same as; in common; same; together
【医】 con-; homo-
compose; construct; fabricate; form; make up
【机】 groove
【化】 chemical compound
同构化合物(Isomorphous Compounds)是指化学组成不同但晶体结构相同的化合物,这一概念在晶体学和矿物学中具有重要应用。其英文对应术语为"isostructural compounds"或"isomorphous compounds",根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义,此类化合物需满足单位晶胞参数差异小于1%、空间群一致且原子占位相似性超过85%的严格标准。
典型实例包括碳酸盐矿物中的方解石(CaCO₃)与菱镁矿(MgCO₃),二者虽金属离子不同,但均属三方晶系R-3c空间群,具有相同的层状结构排列。该现象最早由德国化学家Eilhardt Mitscherlich于1819年发现,其提出的类质同象定律至今仍是预测矿物替代规律的重要依据。
现代材料科学中,同构化合物原理被广泛应用于催化剂设计与半导体材料开发。美国化学会期刊研究显示,通过控制同构替代可精准调控钙钛矿型催化剂的带隙宽度,实现光催化效率提升达40%。这种结构相似性为功能材料设计提供了可靠的分子工程路径。
同构化合物是指具有相同晶体结构但化学成分不同的化合物。这一概念常见于矿物学、材料科学和固态化学领域,其核心特征是原子或离子在三维空间中的排列方式高度相似,但组成元素或元素比例存在差异。
结构一致性
同构化合物的晶体结构(如晶胞参数、对称性、原子排布方式)几乎完全相同。例如,方解石(CaCO₃)与菱铁矿(FeCO₃)均属于三方晶系,空间群相同,但钙(Ca)和铁(Fe)的离子占据相同晶格位置。
成分差异
化学成分不同是区分同构化合物的关键。例如:
固溶体形成
同构化合物间常可形成固溶体,即不同成分的化合物在晶体结构中互相替代。例如,菱镁矿(MgCO₃)与菱铁矿(FeCO₃)可形成连续的固溶体系列((Mg,Fe)CO₃)。
物理性质差异
尽管结构相同,但成分差异会导致物理性质(如颜色、密度、硬度)不同。例如,方解石通常为白色透明,而含锰的菱锰矿(MnCO₃)呈粉红色。
需区分同构与类质同象:后者特指晶体中离子/原子被其他相似大小的离子/原子替代而不显著改变结构,属于同构的一种具体表现。
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