Polymorfia

Tämä artikkeli käsittelee materiaalitieteen käsitettä. Olio-ohjelmoinnin käsitettä käsittelee polymorfismi.

Polymorfia eli polymorfismi tai polymorfisuus tarkoittaa kiteisen yhdisteen kykyä esiintyä kahtena tai useampana eri kidemuotona. Eri kidemuotoja kutsutaan polymorfeiksi. Eri polymorfit poikkeavat toisistaan fysikaalisten ominaisuuksien, kuten sulamispisteen, tiheyden ja liukoisuuden, perusteella. Polymorfin stabiiliuteen vaikuttavat muun muassa lämpötila ja paine. Lukuisat mineraalit ovat polymorfisia: esimerkiksi kalsiitti, aragoniitti ja vateriitti ovat toistensa polymorfeja.

Enantiotrooppiset ja monotrooppiset polymorfit

Polymorfit jaetaan enantiotrooppisiin ja monotrooppisiin sen perusteella, miten lämpötila vaikuttaa polymorfin stabiiliuteen. Monotrooppisilla polymorfisilla kiteisillä ainella on yksi kidemuoto, joka on stabiili koko sillä lämpötila-alueella, joka on yhdisteen sulamispisteen alapuolella, eikä selkeää siirtymälämpötilaa eri kidemuotojen välillä ole. Muut polymorfit ovat niin sanottuja metastabiileja polymorfeja, jotka muuntuvat helposti stabiilimmaksi kidemuodoksi. Esimerkiksi grafiitti on monotrooppinen.

Enantiotrooppiset polymorfit ovat polymorfeja, joiden kiderakenteen stabiilius riippuu lämpötilasta ja joilla on selkeä siirtymälämpötila. Esimerkiksi ammoniumnitraatilla on viisi eri polymorfia. Alle -18 °C:n lämpötilassa yhdiste esiintyy alkeiskopiltaan tetragonisessa muodossa, polymorfi on ortorombinen -18–32 °C:n välillä ja muuttuu toiseksi ortorombiseksi muodoksi, joka on stabiili 84 °C:n lämpötilaan asti. Tämän jälkeen vallitseva ammoniumnitraatin polymorfi on trigoninen ja muuttuu säännölliseksi kuumennettaessa 125 °C:n lämpötilaan.

Orgaanisten yhdisteiden polymorfia

Monilla orgaanisilla yhdisteillä esiintyy polymorfiaa. Tällaisia ovat esimerkiksi rasvahapot ja triglyseridit. Eri polymorfit ovat tärkeitä esimerkiksi suklaan valmistuksessa, jossa tavoiteltu kidemuoto on β-muoto, joka antaa suklaalle parhaimman suutuntuman. Muut muodot antavat suklaalle rakeisen rakenteen. Tärkeää polymorfia on myös lääkeaineilla. Eri kidemuodoilla voi olla erilainen liukoisuus ja biosaatavuus, mikä vaikuttaa lääkkeen tehokkuuteen. Tämän vuoksi kiteytysolosuhteiden kontrollointi on tärkeä osa monien lääkeaineiden valmistusprosessia.

Lähteet

  1. 1 2 3 Joachim Ulrich & Torsten Stelzer: Crystallization, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2011. Viitattu 8.8.2016
  2. 1 2 3 John W. Mullin: Crystallization and Precipitation, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2003. Viitattu 8.8.2016
  3. 1 2 3 Thomas Scott, Mary Eagleson: Concise encyclopedia chemistry, s. 872–873. Walter de Gruyter, 1994. ISBN 978-3110114515 Teoksen verkkoversio. (englanniksi)
  4. 1 2 Hsien-Hsin Tung, Edward L. Paul, Michael Midler, James A. McCauley: Crystallization of Organic Compounds, s. 49–50. John Wiley & Sons, 2009. ISBN 978-0-470-44778-9 Kirja Googlen teoshaussa Viitattu 8.8.2016. (englanniksi)
  5. ↑ Gerard L. Hasenhuettl: Fats and Fatty Oils, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2016. Viitattu 8.8.2016
  6. ↑ Rolf Hilfiker: Polymorphism, s. 1–3. John Wiley & Sons, 2006. ISBN 978-3-527-60772-3 Kirja Googlen teoshaussa Viitattu 8.8.2016. (englanniksi)