Modifikationen - ein Überblick Worum geht es?

Viele Stoffe existieren im festen Zustand in mehreren Formen, die sich in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften unterscheiden. Diese Formen heißen Modifikationen.

Oft unterscheidet man Allotropie und Polymorphie, jedoch werden diese Begriffe nicht immer eindeutig benutzt.

Wie kommt es dazu?

Modifikationen treten auf, wenn sich die kleinsten Teilchen in einem Kristall unterschiedlich anordnen.

Zum Beispiel können die Ionen eines Ionenkristalls oder die Moleküle eines Molekülkristalls verschiedene relative Lagen zueinander einnehmen. Bei Elementen können die Atome in einem Kristall verschiedene relative Lagen zueinander einnehmen, oder sie können sich zu Molekülen unterschiedlicher Größe zusammenschließen.

Bei Elementen und Ionenverbindungen liegen in den Modifikationen oft auch unterschiedliche Bindungsverhältnisse vor.

Wieviele gibt es?

Viele. Von den meisten Elementen kennt man mehrere Modifikationen, vom Schwefel zum Beispiel über 10. Von einigen Verbindungen, zum Beispiel Siliciumdioxid oder Wasser, sind ebenfalls mehr als 10 Modifikationen bekannt. Andere Verbindungen wurden weniger umfassend untersucht, und es wurden nur eine oder wenige Modifikationen gefunden.

Oft sind Modifikationen nur bei sehr hohen Temperaturen oder Drucken stabil.

Kann man sie umwandeln?

Im Prinzip ja, aber … Oft ist die Geschwindigkeit der Umwandlung extrem klein. Dies ist auch der Grund, dass man in der Natur verschiedene Modifikationen eines Stoffes findet, nicht nur die thermodynamisch stabilste. Andere Umwandlungen sind nur bei extremen Druck- oder Temperaturverhältnissen möglich, manche gar nicht.

Kann man eine Modifikation nicht durch Umwandlung aus einer anderen herstellen, muss man andere Wege gehen: Resublimation aus dem gasförmigen Zustand, Kristallisation aus der Schmelze oder aus einer Lösung, Synthese aus anderen Stoffen sind nur Beispiele.

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