
【化】 isostructural compounds
alike; be the same as; in common; same; together
【醫】 con-; homo-
compose; construct; fabricate; form; make up
【機】 groove
【化】 chemical compound
同構化合物(Isomorphous Compounds)是指化學組成不同但晶體結構相同的化合物,這一概念在晶體學和礦物學中具有重要應用。其英文對應術語為"isostructural compounds"或"isomorphous compounds",根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的定義,此類化合物需滿足單位晶胞參數差異小于1%、空間群一緻且原子占位相似性超過85%的嚴格标準。
典型實例包括碳酸鹽礦物中的方解石(CaCO₃)與菱鎂礦(MgCO₃),二者雖金屬離子不同,但均屬三方晶系R-3c空間群,具有相同的層狀結構排列。該現象最早由德國化學家Eilhardt Mitscherlich于1819年發現,其提出的類質同象定律至今仍是預測礦物替代規律的重要依據。
現代材料科學中,同構化合物原理被廣泛應用于催化劑設計與半導體材料開發。美國化學會期刊研究顯示,通過控制同構替代可精準調控鈣钛礦型催化劑的帶隙寬度,實現光催化效率提升達40%。這種結構相似性為功能材料設計提供了可靠的分子工程路徑。
同構化合物是指具有相同晶體結構但化學成分不同的化合物。這一概念常見于礦物學、材料科學和固态化學領域,其核心特征是原子或離子在三維空間中的排列方式高度相似,但組成元素或元素比例存在差異。
結構一緻性
同構化合物的晶體結構(如晶胞參數、對稱性、原子排布方式)幾乎完全相同。例如,方解石(CaCO₃)與菱鐵礦(FeCO₃)均屬于三方晶系,空間群相同,但鈣(Ca)和鐵(Fe)的離子占據相同晶格位置。
成分差異
化學成分不同是區分同構化合物的關鍵。例如:
固溶體形成
同構化合物間常可形成固溶體,即不同成分的化合物在晶體結構中互相替代。例如,菱鎂礦(MgCO₃)與菱鐵礦(FeCO₃)可形成連續的固溶體系列((Mg,Fe)CO₃)。
物理性質差異
盡管結構相同,但成分差異會導緻物理性質(如顔色、密度、硬度)不同。例如,方解石通常為白色透明,而含錳的菱錳礦(MnCO₃)呈粉紅色。
需區分同構與類質同象:後者特指晶體中離子/原子被其他相似大小的離子/原子替代而不顯著改變結構,屬于同構的一種具體表現。
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