Полиморфизм в химии

Полиморфизм металлов: суть, определение, примеры

Когда один элемент может существовать в виде нескольких простых веществ с разными свойствами и характеристиками, это называется аллотропией, или полиморфизмом. У металлов такая способность тоже имеется.

Некоторые из них могут изменять свою структуру и качества под действием определенных факторов, что порой очень полезно в промышленности и других сферах.

О том, какие металлы обладают полиморфизмом и как это проявляется, мы и расскажем.

Разные формы одного

Аллотропия – это явление, при котором один химический элемент может образовывать несколько разновидностей простых веществ.

Они могут существенно отличаться друг от друга по своим физическим и химическим свойствам, но при этом состоять они будут из атомов одно и того же вида.

Например, графит и алмаз совершенно не похожи: они имеют разный цвет, твердость, структуру, но оба состоят из атомов углерода.

[attention type=yellow]

Такие варианты называются аллотропными модификациями, а появляются они благодаря различному порядку расположения частиц в кристаллических решетках или различному строению молекул. Так, молекула из двух атомов оксигена (О2) образует простое вещество кислород, но если атомов оксигена в ней будет три (О3), то возникнет вещество озон.

[/attention]

Понятие «аллотропия» в научную терминологию ввел Йенс Якоб Берцелиус в 1841 году, после того как обнаружил, что винная и виноградная кислоты имеют одинаковый состав, но отличаются свойствами.

Сегодня известно больше 400 модификаций, среди которых есть как неметаллы, так и металлы. Термин «аллотропия» применяют ко всем простым веществам, не привязываясь к их агрегатному состоянию.

В отношении твердых веществ, причем как простых, так и сложных, употребляется термин «полиморфизм».

Явление полиморфизма металлов

Аллотропия – это распространенное явление, но характерно оно далеко не для всех элементов. Способность образовывать модификации зависит от внутреннего строения самого атома, и присуща тем элементам, которые изменяют свою валентность под действием внешних условий.

У металлов полиморфизм проявляется преимущественно под воздействием температур. Если нагреть вещество до определенного значения, ионы и атомы в его кристаллической решетке начнут перестраиваться, изменяя свое положение относительно друг друга. В итоге вещество приобретет иные свойства и перейдет в другую модификацию.

Каждая новая форма обозначается строчной буквой греческого алфавита, которая через дефис присоединяется к названию элемента. Чем ниже температура, при которой образуется модификация, тем раньше в алфавите стоит буква.

Полиморфизм металлов нашел широкое применение в промышленности. Нередко это свойство веществ используется для создания прочных сплавов. К аллотропии склоны около 30 металлов. Температурная аллотропия характерна для олова, железа, урана, бериллия, титана, кобальта. Цинк, сурьма, цезий, ртуть, галлий, литий и кадмий переходят в другие формы под действием давления.

Железо

Fe, или железо, – один из самых распространенных элементов в земной коре. В таблице Менделеева он стоит под 26-м номером.

В качестве простого вещества железо является светлым пластичным металлом с сильными магнитными свойствами.

Оно часто применяется в различных сферах жизни, но в большинстве случаев используется в виде сплавов с углеродом, хромом, никелем, марганцем и другими металлами.

Полиморфизм железа проявляется в четырех формах:

• Феррит (α-Fe) — до температуры в 769 °C. Обладает объемноцентрированной кубической решеткой и ферромагнетическими свойствами.
• β-Fe – выше 769 °C. Обладает ведет себя как парамагнетик и отличается от феррита только некоторыми параметрами кубической решетки. Не всегда выделяется в отдельную модификацию и рассматривается как α-Fe.
• Аустенит (γ-Fe) – выше 917 °C. Имеет гранецентрированную кубическую решетку, хуже феррита проводит ток и тепло, ведет себя как парамагнетик.
• δ-Fe – выше1394 °C. Объемноцетрированная кубическая решетка.

Олово

В периодической таблице олово, или Sn, стоит под номером 50. Это легкий, блестящий, серебристо-белый металл, который хорошо поддается плавлению и ковке. Полиморфизм металла также проявляется при разных температурных режимах:

• Серое олово (α-Sn) – ниже 13,2 °С. Кубическая решетка алмазного типа, вещество существует в виде серого порошка, проявляет себя как узкозонный полупроводник.
• Белое олово(β-Sn) – выше 13,2 °С. Привычная форма олова единственная из всех модификаций имеет практическое применение и используется в промышленности. Обладает тетрагональной решеткой, при сгибании издает характерный хруст. При охлаждении превращается в α-Sn, теряя плотность и рассыпаясь. Этот процесс был назван «оловянной чумой».
• (γ-Sn) – выше 161 °С. Имеет ромбическую решетку, характеризуется повышенной хрупкостью и плотностью.

Медицинская энциклопедия — значение слова Полиморфизм

I (греч. polymorphos многообразный, от Поли- + morphē форма)в биологии— существование внутри биологического вида нескольких константных форм, резко отличающихся друг от друга.IIв морфологии — наличие у клеток, тканей или органов, имеющих общее происхождение, различных вариантов строения.III (син.

: морфизм, плеоморфизм)в генетике — длительное существование в популяции нескольких генетически различных форм особей, при котором распространенность самой редкой формы превосходит уровень спонтанного возникновения повторных мутаций. крипти́ческий (греч. kryptos скрытый) — П.

, при котором генетически различные формы особей внешне неразличимы. лока́льный — П., характеризующийся неравномерным распределением отдельных форм в пределах ареала вида или популяции. насле́дственный — П., обусловленный гетерозиготностью особей популяции или вида по аллелям генов, контролирующих соответствующие признаки.

транзито́рный — П., обусловленный происходящим в популяции замещением одного аллеля другим.

Смотреть значение Полиморфизм в других словарях

Полиморфизм М. — 1. Свойство некоторых веществ кристаллизоваться в различных формах (в химии). 2. Наличие среди особей какого-л. вида животных или растений форм, резко отличающихся друг……..
Толковый словарь Ефремовой

Полиморфизм — полиморфизма, мн. нет, м. (от греч. poly — много и morphe — форма). 1. Существование особей одного и того же вида с различными по строению формами (зоол., бот.). пчел и муравьев. 2………
Толковый словарь Ушакова

Полиморфизм — -а; м. [от греч. polys — многочисленный и morphē — форма]1. Биол. Наличие среди особей одного и того же вида (животных или растений) форм, резко отличающихся друг от друга. Половой……..

Толковый словарь Кузнецова

Полиморфизм Микроорганизмов — неоднородность, гетерогенность особей, входящих в одну популяцию (внутрипопуляционный П.м.), или популяций, обитающих в разных биотопах (межпопуляционный П.м.). Естественная……..
Словарь микробиологии

Полиморфизм — , в минералогии — существование вещества в двух (диморфных) или нескольких формах КРИСТАЛЛОВ с разной структурой. происходит из-за разницы температуры или давления,……..
Научно-технический энциклопедический словарь

Полиморфизм 1 — (греч. polymorphos многообразный, от поли- + morphe форма) в биологии существование внутри биологического вида нескольких константных форм, резко отличающихся друг от друга.
Большой медицинский словарь

Полиморфизм 2 В Морфологии — наличие у клеток, тканей или органов, имеющих общее происхождение, различных вариантов строения.
Большой медицинский словарь

Полиморфизм 3 — (син.: морфизм, плеоморфизм) в генетике длительное существование в популяции нескольких генетически различных форм особей, при котором распространенность самой редкой……..
Большой медицинский словарь

Полиморфизм Криптический — (греч. kryptos скрытый) П., при котором генетически различные формы особая внешне неразличимы.
Большой медицинский словарь

Полиморфизм Локальный — П., характеризующийся неравномерным распределением отдельных форм в пределах ареала вида или популяции.
Большой медицинский словарь

Полиморфизм Наследственный — П., обусловленный гетерозиготностью особей популяции или вида по аллелям генов, контролирующих соответствующие признаки.
Большой медицинский словарь

Полиморфизм Транзиторный — П., обусловленный происходящим в популяции замещением одного аллеля другим.
Большой медицинский словарь

Полиморфизм Хромосомный — одновременное наличие в популяции двух или нескольких морфологических вариантов хромосом, причем распространенность самого редкого варианта превосходит уровень……..
Большой медицинский словарь

Полиморфизм — в биологии — наличие в пределах одного вида резкоразличающихся по облику особей (напр., у пчел — матка, трутни, рабочиепчелы). Частный случай полиморфизма — половой диморфизм.
Большой энциклопедический словарь

Полиморфизм — (от греч. polymorphos — многообразный), наличие в пределах одного вида резко отличных по облику особей, не имеющих переходных форм. Если таких форм две, явление наз. диморфизмом……..
Биологический энциклопедический словарь

Полиморфизм — (polymorphism) — (в генетике) состояние, при котором хромосома или какойлибо генетический признак существует в организме в нескольких формах, что приводит к сосуществованию……..
Психологическая энциклопедия

Полиморфизм (polymorphism) — (в генетике) состояние, при котором хромосома или какойлибо генетический признак существует в организме в нескольких формах, что приводит к сосуществованию более одного……..
Медицинский словарь

Полиморфизм — (от греч. polys — многий и morfe — форма)  — англ. polymorphism; нем. Polymorphismus. Наличие, проявление  или способность к различного рода модификациям. 
Социологический словарь

Полиморфизм Культуры — — множественность форм культуры, многообразие; чем сложнее об-во, тем значительнее дифференциация присущих ему ценностей, что создает П.к., не сводимый к к.-л. однозначным……..
Философский словарь

МИМЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ — МИМЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ полиморфизм, при котором различные морфы животных сходны с разными видами, несъедобными или опасными для хищника; чаще……..
Экологический словарь

ПОЛИМОРФИЗМ — ПОЛИМОРФИЗМ (от поли… и morphe — форма, вид) полифазия, явление прерывистого и одновременного морфологического различия между особями или группами……..
Экологический словарь

ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ — ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ прерывистая изменчивость по гомологичным аллелям одного и того же генного локуса, на которой основывается стабильность……..
Экологический словарь

ПОЛИМОРФИЗМ ПЕРЕХОДНЫЙ — ПОЛИМОРФИЗМ ПЕРЕХОДНЫЙ 1) полиморфизм, существующий в период, когда одна аллель замещается другой, превосходящей ее аллелью; 2) полиморфизм, при……..
Экологический словарь

ПОЛИМОРФИЗМ ПОПУЛЯЦИИ — ПОЛИМОРФИЗМ ПОПУЛЯЦИИ генетическое, цитогенетическое и фенотипическое разнообразие популяции, поддерживаемое естественным отбором. Полиморфизм……..
Экологический словарь

ПОЛИМОРФИЗМ СБАЛАНСИРОВАННЫЙ — ПОЛИМОРФИЗМ СБАЛАНСИРОВАННЫЙ полиморфизм, при котором разные типы организмов представляют собой более или менее постоянные компоненты данной……..
Экологический словарь

Посмотреть в Wikipedia статью для Полиморфизм

ПОЛИМОРФИЗМ

ПОЛИМОРФИЗМ в генетике (греч, polymorphos многообразный) — термин, обозначающий проявление индивидуальной, прерывистой изменчивости живых организмов. Первоначально он широко использовался для обозначения любой прерывистой изменчивости внутри вида (напр.

, каст общественных насекомых, возрастных отличий в окраске, полового диморфизма и др.), однако позже такие различия стали называть полифенизмом, а термином «полиморфизм» в соответствии с определением, данным английским генетиком Фордом (E. В.

Ford), обозначать наличие в одной и той же популяции двух или более хорошо различимых форм, способных появляться в потомстве одной самки и встречающихся с частотой, достаточно высокой для того, чтобы исключить поддержание самой редкой из них повторно возникающими мутациями.

Понятие «полиморфный» следует также отличать от понятия «политипический», к-рое обозначает сложные таксономические категории (напр., политипический вид — вид, представленный двумя или более подвидами, и т. п.).

Поскольку дискретные признаки организма контролируются, как правило, аллельными генами или блоками тесно сцепленных генов, так наз. супергенами (см. Ген), то некоторые исследователи предлагают под генетическим П. подразумевать наличие в популяции двух или более аллелей (см.) одного локуса (см.), встречающихся достаточно часто.

П. затрагивает любые особенности фенотипа на любом уровне, в т. ч. на клеточном и молекулярном. Напр., хорошо известен П. эритроцитарных антигенов у человека (группы крови), структуры хромосом — инверсии, дупликации, добавочные хромосомы (см. Хромосомный полиморфизм).

В конце 60-х — начале 70-х гг. 20 в. благодаря разработке чувствительных методов, гл. обр. различных методов электрофореза (см.), в популяциях животных и человека обнаружен еще более широкий П.

[attention type=red]

по генам, ответственным за синтез белков крови и других тканей, который присущ почти трети всех изученных генных локусов, кодирующих синтез белков как ферментной, так и неферментной природы (см.

[/attention]

Изоферменты).

Биол, значение такой широкой наследственной изменчивости популяций и видов до конца не расшифровано, и по этому вопросу существует две точки зрения. Согласно одной из них биохим. П. поддерживается в популяциях благодаря отбору, т. е. имеет приспособительное значение, согласно другой — биохим. П.

должен быть отнесен к категории селективно-нейтральной изменчивости. Тем не менее существует множество достоверных фактов, свидетельствующих об исключительном значении явления генетического П. для биологии и медицины. Постоянное присутствие в популяции с достаточно высокой частотой двух или более дискретных форм — генотипов (см.) — означает, что такой П.

поддерживается за счет преимущественного отбора гетерозигот. Примером этого может служить полиморфизм гемоглобина, широко распространенный в популяциях людей азиатского и африканского происхождения и приводящий к заболеванию, известному под названием серповидно-клеточной анемии (см.).

Анемия связана с гомозиготностью по гену s, который обусловливает образование аномального гемоглобина. Гомозиготы ss погибают вскоре после рождения. Однако стало известно, что высокая частота этого гена в популяциях сохраняется благодаря тому, что гетерозиготы Ss менее поражаются малярией, чем гомозиготы SS.

В условиях постоянного присутствия в окружающей среде возбудителя малярии в популяциях поддерживается устойчивое соотношение всех трех генотипов — SS, Ss и ss, так наз. сбалансированный полиморфизм.

Аналогичный или похожий механизм лежит в основе поддержания П. групп крови и различных белков в популяциях человека, что наряду с другими доказательствами подтверждается также открытием корреляции (ассоциаций) между той или иной группой крови и устойчивостью к определенным заболеваниям. Напр.

, среди больных язвой желудка и двенадцатиперстной кишки группа крови О встречается соответственно на 10 и 17% чаще, чем среди остальной части популяции. Частота группы крови А достоверно выше у больных нек-рыми формами анемии и сахарного диабета.

Недавно показана также определенная роль полиморфизма тканевых антигенов в устойчивости организма человека к нек-рым заболеваниям.

Каждый индивидуум обладает уникальным генотипом в отношении групп крови и белков, и эта уникальность отражается на его физических и физиол, особенностях, в т. ч. и на устойчивости к заболеваниям как экзогенной, так и эндогенной природы.

[attention type=green]

Очевидно, что связь между полиморфным состоянием гена и его функциональной ролью не всегда носит столь ярко выраженный специфический характер, как в случае серповидноклеточной анемии, а гораздо чаще определяется некоей интегральной структурой генотипа по совокупности многих полиморфных генов, контролирующих неспецифическую биол, устойчивость организма.

[/attention]

Т. о., хотя не все в явлении генетического П. окончательно выяснено, его анализ позволяет изучать генетические процессы в популяциях различных видов животных и человека и решать важные вопросы, связанные с их происхождением, эволюцией и адаптацией к окружающей среде. Генетический П.

позволяет также использовать группы крови и электрофоретические варианты белков в качестве генетических маркеров для решения ряда задач судебной медицины (напр., при идентификации генотипов с помощью исследования образцов крови и других биол, жидко-тей, при доказательстве монозигот-ности близнецов, при решении вопросов о спорном отцовстве и др.

), для составления оптимальных схем трансплантации органов и тканей, для обнаружения связей между генотипом и устойчивостью к различным заболеваниям. Следует, однако, указать, что генетическое «содержание» вида не сводится к одной лишь изменчивости и что наряду с П.

необходимо учитывать явление генетического мономорфизма, когда вид в целом представлен лишь одним, преобладающим генотипом, а частота вариантных форм не превышает вероятности повторного мутирования.

Имеются указания на то, что мономорфное состояние гена определяется его важной функциональной ролью в организме, в связи с чем многие вновь возникающие мутации соответствующих генов, как правило, отметаются отбором на ранних онтогенетических стадиях. Если же носители таких мутаций выживают, то они оказываются пораженными наследственными болезнями (см.), относящимися к категории так наз. врожденных нарушений обмена веществ.

Полиморфизм в патологии

Полиморфизм в патологии (греч. polymorphos многообразный) — многообразие структурных проявлений патологического процесса в органах, тканях и клетках.

В общей патологии П. наблюдается при компенсаторно-приспособительных процессах, возникающих на различных этапах развития болезни. Компенсаторные процессы (см.) весьма разнообразны и обычно развиваются в отдельных системах, органах и тканях организма. Напр.

, при регенерации костной ткани в зоне перелома костная мозоль может быть представлена как волокнистой соединительной тканью, так и костно-хрящевыми структурами. Кроме того, П. отмечается при метаплазии тканей (см. Метаплазия) и в процессе организации (см.). В частной патологии П.

[attention type=yellow]

проявляется в изменчивости морфол, картины ряда заболеваний (туберкулеза, крупозной пневмонии и др.) под влиянием естественных и индуцированных факторов (см. Патоморфоз).

[/attention]

В частности, течение крупозной пневмонии может начинаться со стадии красного опеченения или серого опеченения, а в нек-рых случаях она носит мигрирующий характер. Чаще понятие «полиморфизм» используют для морфол, характеристики опухолевого роста.

Различают тканевой, клеточный и ядерный П. Тканевой П., характеризующийся различным соотношением паренхимы и стромы, встречается, напр., в условиях хрон, воспаления, при к-ром вследствие дистрофии (см. Дистрофия клеток и тканей) и регенерации (см.

) выявляются разнообразные клеточные элементы, большее или меньшее количество сосудов различного калибра. Тканевой П., напр, при циррозе печени, проявляется развитием неравномерных прослоек фиброзной ткани, среди к-рых располагаются скопления гепатоцитов различной величины и формы.

При микроскопическом исследовании опухолей, напр, аденокарциномы, обнаруживают железистые комплексы различной величины и формы.

Так, при раке предстательной железы величина железистых комплексов варьирует в широких пределах, форма их разнообразна, часто с фестончатыми очертаниями и многочисленными бухтообразными выпячиваниями. Значительным разнообразием величины и формы обладают тяжи и гнезда опухолевых клеток при плоскоклеточном раке.

Клеточный П. характеризуется изменением структуры и функции клеток, в связи с чем они могут иметь различную величину и форму. Клеточный П.

может наблюдаться при регенерации в результате неодинаковой зрелости клеток, при различных дистрофиях.

В злокачественных новообразованиях опухолевые клетки обычно имеют различную величину и форму (чаще всего неправильную), в цитоплазме обнаруживают разнообразные включения (жировые вакуоли, фрагменты разрушенных ядер и др.).

Для ядерного П. характерно появление ядер различной величины и формы, различных патол, форм кариокинеза. Так, в опухолевых клетках ядро может занимать почти всю цитоплазму или в части случаев бывает резко уменьшено в размерах. В связи с нарушениями митоза (см.

) возникают гигантские многоядерные клетки. Ядра нек-рых клеток интенсивно окрашиваются, становятся гиперхромными. При гидропической дистрофии ядра клеток увеличены в объеме, округлой формы, с разреженной нуклеоплазмой. Иногда в ядрах имеют место признаки пикноза (см.).

[attention type=red]

В условиях регенерации ядра могут приобретать неправильные очертания, в них отмечается перераспределение хроматина (см.). Часто в условиях регенерации и патологии обнаруживается П. внутриклеточных структур, таких как митохондрии (см.

[/attention]

), эндоплазматическая сеть, лизосомы (см.).

Полиморфизм в химии

Полиморфизм в химии (греч. polymorphous многообразный) — способность одного и того же химического соединения или элемента образовывать в зависимости от внешних условий (температуры, давления и др.) различные кристаллические формы (модификации). П.

объясняют способностью одних и тех же атомов или молекул образовывать различные кристаллические решетки, отличающиеся своей устойчивостью. Явление П. в химии открыто Мичерлихом (E. Mitscherlich) в 1821 г. П. наблюдается для простых веществ (так наз.

аллотропия), для многих органических и неорганических соединений, а также для минералов. Примерами аллотропных простых веществ могут служить алмаз и графит, белый и фиолетовый (красный) фосфор и др. Примером П. хим. соединений могут служить кальцит и арагонит — полиморфные модификации карбоната кальция.

Известны два основных вида П.: энантиотро-пия (обратимые превращения) и мо-нотропия (необратимые превращения).

Вещества, находящиеся в различных полиморфных модификациях, обладают разными физ.-хим. свойствами и разной биол, активностью; напр., рост гемофильных бактерий на синтетической среде, заменяющей кровь, происходит при наличии в среде гамма-Fe2O3, а в присутствии aльфа-Fe2O3 бактерии погибают.

Библиография:

полиморфизм в генетике

Алтухов Ю. П. и Рычков Ю. Г. Генетический мономорфизм видов и его возможное биологическое значение, Журн. общ. биол., т. 33, № 3, с. 281, 1972; Бочков Н. П. Генетика человека, М., 1978; Майр Э. Популяции, виды и эволюция, пер. с англ., М., 1974; Харрис Г.

Основы биохимической генетики человека, пер. с англ., М., 1973; Эрлих П. и Холм Р. Процесс эволюции, пер. с англ., М., 1966; С a v а 1 1 i — S f о г z a L. L. a. Bod- ш e г W. F. The genetics of human populations, San Francisco, 1971; Ford E. B. Polymorphism and taxonomy, в кн.

: The new systematics, ed. by J. Huxley, p. 493, L., 1941.

полиморфизм в патологии

[attention type=green]

Давыдовский И. В. Общая патология человека, с. 506, М., 1969; С т р у к о в А. И. и Серов В. В. Патологическая анатомия с. 159, М., 1979.

[/attention]

полиморфизм в химии

Некрасов Б. В. Учебник общей химии, с. 382, М., 1981; Не-н и ц e с к у К. Общая химия, пер. с румын., с. 130, М., 1968.

Ю. П. Алтухов (полиморфизм в генетике), Г. М. Могилевский (полиморфизм в патологии),