Analizamos el polimorfismo e isomorfismo, señalando para su entendimiento ejemplos de cada tipo de sustancia.
- Polimorfismo
Se afirma que una sustancia es polimórfica cuando, aun manteniendo su composición química constante, muestra diferentes estructuras reticulares según las condiciones de presión y temperatura en el momento de su formación. Este fenómeno se debe a las diferentes distribuciones de los átomos e iones en relación con la presión y la temperatura y se refleja, entre otras propiedades, en el hábito de los cristales.
Las sustancias que reflejan este comportamiento en la naturaleza son numerosas y dan origen a minerales distintos y a menudo con características y hábitos completamente diferentes. Entre los ejemplos más significativos se pueden recordar: calcita y aragonita, formas polifórmicas del carbonato de calcio (CaCO3); la primera estable a presión ambiental, la otra, por el contrario, estable a presiones muy elevadas; diamante y grafito, poliformos del carbono; el primero es durísimo, transparente, brillante, rarísimo y muy apreciado, cristaliza en condiciones de presión muy elevada; el otro es negro, brillante, blando y relativamente abundante y cristaliza a bajas presiones. El isomorfismo es el fenómeno por el cual una misma estructura puede corresponder a dos o más minerales de composición química diferente; por ejemplo, el cloruro de sodio (NaCl) y la galena (PbS).
- Isomorfismo
En algunos casos particulares, cuando los átomos o los iones que ocupan las mismas posiciones en el retículo cristalino de varios minerales isomorfos tienen aproximadamente las mismas dimensiones, así como características fisicoquímicas parecidas, se verifica el fenómeno de las soluciones sólidas, en virtud del cual unas determinadas posiciones del retículo pueden ser ocupadas por varias de estas partículas diferentes produciendo minerales de composición variable según el porcentaje de iones sustituidos entre sí, siempre dentro de ciertos límites para no alterar la estructura cristalina. Los ejemplos son numerosos: entre la magnesita (MgCO3) y la siderita (FeCO3) es posible la sustitución total entre los iones Mg+2 y Fe+2 con dimensiones y características fisicoquímicas análogas. Los minerales intermedios reciben nombres diferentes según los porcentajes variables de hierro o magnesio que sumados tienen que respetar siempre la relación 1:1 entre el metal y el ion negativo (el CO3 2-). Las soluciones sólidas constituyen importantes familias de minerales, como las plagioclasas, los feldespatos alcalinos y las espinelas; las dos primeras químicamente son silicatos y la última pertenece a la clase de los óxidos.
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