Polimorfizm

Polimorfizm lub wielopostacio-wość to występowanie tej samej substancji o identycznym składzie chemicznym w dwóch lub więcej postaciach krystalograficznych różniących się budową wewnętrz­ną. Przyczyną powstawania poli-morficznych odmian tych samych związków chemicznych są różne warunki (głównie temperatura i ciśnienie) panujące w momencie powstawania minerałów.

Niektóre minerały mogą występować w wie­lu postaciach, mimo że pod względem skła­du chemicznego są identyczne. W takich odmianach polimorficznych układ cząsteczek jest różny i dlatego nie są one podobne do siebie ze­wnętrznie. Bywa też, że niektóre minerały mają identyczny wygląd zewnętrzny chociaż zbudowa­ne są z innych substancji chemicznych. Takie

zjawisko nazywa się izomorfizmem. Doskonałym przykładem polimorfizmu jest węgiel. Jako mine­rał rodzimy węgiel występuje w kilku postaciach; najlepiej znane minerały czystego węgla to grafit - wykorzystywany do wyrobu smarów i wkładów do ołówków oraz diament - najtwardsza na świe­cie substancja naturalna.

Te dwa minerały, chociaż pod względem che­micznym identyczne, mają zupełnie różne właści­wości. Wynika to z różnic w uporządkowaniu ato­mów węgla. W graficie atomy węgla układają się w luźno powiązane łuseczki, które mogą się łatwo przesuwać względem siebie. Dzięki takiej struktu­rze grafit jest minerałem bardzo miękkim, jego twardość wynosi zaledwie 1-2 w skali Mohsa. Ina­czej jest w przypadku diamentu. Ta odmiana wę­gla powstaje głęboko we wnętrzu Ziemi, w bardzo wysokiej temperaturze i pod ogromnym ciśnie­niem. To właśnie pod wpływem olbrzymiego ci­śnienia atomy węgla w krysztale diamentu ulega­ją sprasowaniu. Tak gęsto ściśnięte atomy sprawiają, że diament jest najtwardszym minera­łem występującym w przyrodzie. W skali twardo­ści Mohsa diament osiąga maksymalną wartość. Oznacza to, że diamentu nie da się zarysować żad­nym innym minerałem.

Diament różni się od grafitu nie tylko twardo­ścią. Krystalizuje on w układzie regularnym, pod­czas gdy grafit w układzie heksagonalnym. Grafit ma też znacznie mniejszą gęstość niż diament. Cen­tymetr sześcienny grafitu waży 2,1 raza więcej niż taka sama objętość wody w temperaturze pokojo­wej. Gęstość diamentu wynosi natomiast 3,52.