V chemii a mineralogii je polymorfismus schopnost chemické látky krystalizovat v různých strukturách v závislosti na teplotních a tlakových podmínkách . Pokud je látkou jedno tělo , je výhodné použít termín alotropie .
Pokud látka může existovat v několika amorfních formách s fázovými přechody prvního řádu mezi nimi , nazývá se to polyamorfóza .
Obecně platí, že každá struktura existuje v přesné oblasti teploty a tlaku : v jejím „poli stability“. Pokud se parametry vyvíjejí mimo tuto oblast, transformují se do jiné struktury fázovým přechodem , a to buď prasknutím a vytvořením chemických vazeb („rekonstrukční přechod“), nebo jednoduchou deformací („posunovací přechod“).
Příklad: CaCO 3 je surový vzorec tří polymorfů uhličitanu vápenatého:
Rekonstrukční přechody potřebují energii: jsou to fázové přechody prvního řádu. Pokud je změna fyzikálních podmínek (teplota, tlak) náhlá, počáteční fáze může udržet její strukturu mimo pole stability: mluvíme o „metastabilní oblasti“. Poté má struktura tendenci transformovat se do té, která odpovídá fyzickým podmínkám, ale doba transformace může být důležitá, možná nekonečná.
Příklad: transformace diamantu na grafit .
Struktura někdy nemá pole stability: nazývá se to „metastabilní fáze“; vyskytuje se pouze jako přechodná fáze mezi dvěma dalšími fázemi, často jednou metastabilní a druhou stabilní.
Diskluzivní přechody jsou fázové přechody druhého řádu. Protože k nim dochází po jednoduché deformaci konstrukce, není možné počáteční strukturu zmrazit z jejího pole stability.
Příklad: k transformaci křemene β na křemen α dochází po jednoduché rotaci čtyřstěnů [SiO 4 ] 4, které sdílejí jejich vrcholy, bez přerušení chemické vazby. Neexistuje tedy žádná metastabilní oblast pro β křemen, která za okolních podmínek neexistuje.
Specifickým případem polymorfismu je polytypismus, kdy jsou různé struktury tvořeny skládáním modulu (ve většině případů vrstvy nebo listu) (téměř) identické struktury a složení. Polytypy se liší v režimu skládání (posunutí a / nebo rotace) modulu ve směru: dva parametry sítě v rovině modulu jsou společné pro všechny polytypy, zatímco třetí se liší.
Polytypy se odlišují konkrétními symboly. Nejpoužívanějšími symboly jsou symboly Ramsdella, který spojuje počet vrstev v období polytypu se symbolem odpovídajícím krystalickému nebo retikulárnímu systému :
Příklady: