同型性と多型性の違いとは?分かりやすく解説!

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主な相違点 – 同型性 vs 多型性

自然界では、元素や化合物は異なる組み合わせで存在し、異なる構造または形態を持つことがあります。

化合物の構造によって、その化合物の物理的性質のほとんどと、場合によっては化学的性質が決定されます。

形態素」とは、その形態を指す言葉です。


外見のことである

したがって、化学物質の形態を表す用語として、同形性と多形性があります。

ある物質が2つ以上の結晶形で存在することを多形性という。

この物質が単一の元素である場合は、多形性ではなく同素体と呼ばれる。

2つ以上の異なる物質が同じ形態を示す場合は、同型性と呼ばれる。

同形性と多形性の主な違いは、同形性が異なる物質に同じ形態が存在することを表すのに対し、多形性は同じ物質の異なる形態が存在することを表すことである

同形異義性とは

同形性とは、異なる化合物の結晶構造が類似していることです。

このような化合物は同形性物質(isomorphous substances)と呼ばれる。

最も単純な定義では、同形態性物質とは形状がほぼ同じです。

また、同型物質とは、同じ原子比で構成された物質です。

従って、同型物質の経験式は同じです。

しかし、異なる原子の組み合わせで構成されているため、化学的・物理的性質は互いに異なる。

そのような性質には、質量、密度、化学反応性などがあります。

同型の例

同型性を示す物質の例として、以下のようなものがあります。

  • CaCO3 と NaNO3

両者とも三角形の形状をしている。

これらの同型物質の原子比は同じ(1:1:3)です。

しかし、物理的・化学的性質は異なっている。

例えば、CaCO3のモル質量は100g/molであるのに対し、NaNO3のモル質量は約85g/molです。

  • Na3PO4とN3AsO4

両物質とも四面体の形状をしている。

両者の原子比は3:1:4であるが、物理的・化学的性質は異なる。

図01:異なる同型性化合物が結晶化し、輝石を形成する。

鉱物には同型性がよく見受けられます。

結晶構造が似ているため、同型性物質が一緒に結晶化することがあるのです。

ほとんどの鉱物は、いくつかの異なる化合物が混ざり合い、等結晶構造を形成しているこのタイプの構造で構成されています。

長石、ガーネット、輝石などがその例です。

ポリモーフィズムとは

多形性とは、同じ化合物でも異なる結晶形が存在することである

つまり、ある化合物が異なる形状で存在できる現象を多形性と呼ぶ。

多形性を示す化合物を多形性物質と呼ぶ。

多形物質には類似点と相違点があります。

多くの場合、これらの多形物質の化学的性質は同じであるが、物理的性質は異なることがあります。

しかし、多形体の化学式は同じ化合物であるため、同じになる。

例えば、CaCO3という化合物は斜方晶でも六方晶でも存在する。

元素が多形性を示すことを同位体という。

ある元素が異なる形の配列で存在する場合、それらの化合物は同素体と呼ばれる。

例えば、炭素にはダイヤモンドとグラファイトがあります。

これらは化学的、物理的に異なる性質を持ちますが、炭素原子のみから構成されています。

上の図は、炭素元素の多形性を示している。

このような異なる形態や化合物を同素体と呼ぶ。

同型性と多相性の違い

定義

同型性。

同型性とは、異なる化合物の結晶構造が類似していること。

多形性。

多形性とは、同じ化合物に異なる結晶形が存在すること。

形状

同型であること。

同型化合物の結晶形状は互いに同一です。

多形性。

多形性:結晶の形が互いに異なる物質。

化合物

同型性。

一度に2つ以上の化合物について同型性があります。

ポリモーフィズム。

ポリモーフィズムは1つの化合物に関するものです。

要素

同型性。

要素に同型性を見ることはできない。

多相性。

要素に多相性を見ることができる。

原子比

Isomorphismの略。

同形(isomorphous)化合物の原子比が同じであること。

多形性。

多形性:多形性化合物の原子比は同じである場合とない場合があります。

結論

化合物の中には、その形状や組成によって、同型と多型に分類されるものがあります。

ある化合物が異なる形状で見出される場合、それは多形性と呼ばれる。

一方、同じ形状で異なる化合物が存在する場合は、同型と呼ばれる。

同形性と多形性の主な違いは、同形性が異なる物質に同じ形態が存在することを表すのに対し、多形性は同じ物質に異なる形態が存在することを表すことである

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