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 la celda unitaria y coordenadas fraccionarias) cuyos valores numéricos difieren solo 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, determinadas por las longitudes de enlace y los ángulos de enlace. 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 oscuro 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 oscuro o pálido dependiendo de la relación Fe/Al, x.
Los sulfatos dobles , como la sal de Tutton , con la 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 alumbres 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 garantizan 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 sea 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 recibe su 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]