En química , el isomorfismo tiene significados tanto a nivel de cristalografía como a nivel molecular. En cristalografía , los cristales son isomorfos si tienen simetría idéntica y si las posiciones atómicas pueden describirse con un conjunto de parámetros (dimensiones de celda unitaria y coordenadas fraccionarias) cuyos valores numéricos difieren sólo ligeramente. [1]
Las moléculas son isomorfas si tienen formas similares. Los complejos de coordinación tris(acetilacetonato)hierro (Fe(acac) 3 ) y tris(acetilacetonato)aluminio (Al(acac) 3 ) son isomorfos. Estos compuestos, ambos de simetría D 3 , tienen formas muy similares, según lo determinado por las longitudes y los ángulos de los enlaces. Los compuestos isomorfos dan lugar a cristales isomorfos y forman soluciones sólidas . [2] Históricamente, la forma del cristal se definía midiendo los ángulos entre las caras del cristal con un goniómetro . Mientras que los cristales de Fe(acac) 3 son de color rojo intenso y los cristales de Al(acac) 3 son incoloros, una solución sólida de los dos, es decir, Fe 1−x Al x (acac) 3, será de color rosa intenso o pálido dependiendo del contenido de Fe. Relación /Al, x.
Sulfatos dobles , como la sal de Tutton , de fórmula genérica M I 2 M II (SO 4 ) 2.6H 2 O, donde M I es un metal alcalino y M II es un ion divalente de Mg , Mn , Fe , Co , Ni , Cu o Zn forman una serie de compuestos isomorfos que fueron importantes en el siglo XIX para establecer los pesos atómicos correctos de los elementos de transición. Los alumbres , como KAl(SO 4 ) 2.12H 2 O, son otra serie de compuestos isomorfos, aunque hay tres series de alumbre con estructuras externas similares, pero estructuras internas ligeramente diferentes . Muchas espinelas también son isomorfas.
Para formar cristales isomorfos, dos sustancias deben tener la misma formulación química (es decir, átomos en la misma proporción), deben contener átomos que tengan propiedades químicas correspondientes y los tamaños de los átomos correspondientes deben ser similares. Estos requisitos aseguran que las fuerzas dentro y entre las moléculas y los iones sean aproximadamente similares y den como resultado cristales que tengan la misma estructura interna. Aunque el grupo espacial es el mismo, las dimensiones de la celda unitaria serán ligeramente diferentes debido a los diferentes tamaños de los átomos involucrados.
La ley de isomorfismo de Mitscherlich , o ley del isomorfismo , es una ley aproximada que sugiere que los cristales compuestos por el mismo número de elementos similares tienden a demostrar isomorfismo. [3]
La ley de Mitscherlich lleva el nombre del químico alemán Eilhard Mitscherlich , [4] quien formuló la ley y la publicó entre 1819 y 1823. [5]
Según Ferenc Szabadváry , una de las pistas que ayudó a Berzelius a determinar los pesos atómicos de los elementos fue "el descubrimiento de Mitscherlich de que los compuestos que contienen el mismo número de átomos y tienen estructuras similares, exhiben formas cristalinas similares (isomorfismo)". [6]