समरूपता

समरूपता : पदार्थांची सदृश रासायनिक सूत्रे आणि त्यांच्यातील धनायन व ऋणायन ( विद्युत् भारित अणूंची ) सापेक्ष आकारमाने सारखी असल्यास पुष्कळदा त्यांच्या स्फटिकरचनांमध्ये निकटचे साम्य आढळते. अशा पदार्थांना समरूप व या आविष्काराला समरूपता म्हणतात. सारख्या अंतर्गत रचनांमुळे अशा पदार्थांचे स्फटिकीभवन होऊन समान बाह्यरूपाचे स्फटिक बनतात. बाह्यरूपे ( आकार ) एकसारखी असलेल्या स्फटिकांचे वर्णन करण्यासाठी आयसोमॉर्फिझम ( समरूपता ) ही संज्ञा ⇨आइलहार्ट मिचर्लिख यांनी सर्वप्रथम १८१९ साली वापरली. त्यांनी KH₂PO₄, KH₂AsO₄, (NH₄ )H₂PO₄ व (NH₄)H₂ AsO₄ हे स्फटिक तयार केले. या सर्व स्फटिकांची रूपे एकसमान तसेच त्यांच्या संवादी फरकांमधील आंतरपृष्ठीय कोन अगदी सारखे असल्याचे त्यांना आढळले. त्यांच्या मूळ व्याख्येनुसार सदृश सूत्रे व समान स्फटिकरचना असलेले पदार्थ म्हणजे समरूपे होत. समान स्फटिकरचना हा सारख्या अंतर्गत रचनेचा परिणाम असल्याचे नंतर क्ष-किरणांव्दारे केलेल्या अभ्यासातून उघड झाले. म्हणून समरूपांसाठी समविन्यासी किंवा समरचनात्मक पदार्थ हे पर्यायी शब्द वापरतात.

खनिजांमध्ये समरूपता व्यापक प्रमाणात आढळते व समरूपता हा त्यांच्या वर्गीकरणासाठीचा एक आधार आहे. सारख्या सापेक्ष आकारमानाचे धनायन व ऋणायन आणि एकाच संख्येने एकाच संरचना प्रकारात स्फटिकीभूत होण्याची त्यांची प्रवृत्ती ही समरूपतेची कारणे आहेत. काही कार्बोनेटी खनिजांव्दारे हे स्पष्ट होते. उदा., विदेराइट (BaCO₃ ), सेऱ्युसाइट (PbCO₃), स्ट्राँशिॲनाइट (SrCO₃) व ॲरॅगोनाइट (CaCO₃) हा समचतुर्भुजी ॲरॅगोनाइट गट आणि रोडोकोसाइट (MnCO₃ ), सिडेराइट (FeCO₃), स्मिथसोनाइट (ZnCO₃ ), मॅग्नेसाइट (MgCO₃ ) व कॅल्साइट (CaCO₃) हा त्रिकोणीय कॅल्साइट गट. द्विसंयुजी मूलद्रव्यांच्या या निर्जल कार्बोनेटांमधील ऋणायनांच्या आकारमानांव्दारे रचनेचे स्वरूप निश्र्चित होत असते. उदा., कॅल्शियमापेक्षा अधिक मोठा ऋणायन असलेली खनिजे समचतुर्भुजी, तर कॅल्शियमापेक्षा लहान ऋणायन असलेली खनिजे त्रिकोणीय संरचनेत स्फटिकीभूत होतात. खुद्द कॅल्शियम कार्बोनेट या दोन्हींपैकी एका संरचनेत स्फटिकीभूत होऊ शकते व या आविष्काराला बहुरूपता म्हणतात.

सदृश सूत्रे असलेली इतर द्रव्ये या कार्बोनेटांशी समरूप आहेत. उदा., सोडानायटर (NaNO₃ ) कॅल्साइटाशी, तर नायटर (KNO₃) ॲरॅगोनाइटाशी समरूप आहेत. येथे नायट्रेट व कार्बोनेट या गटांची आकारमाने सारखी असून पोटॅशियम आयन सोडियम आयनांपेक्षा मोठे आहेत. स्फटिकरचना निश्र्चित करणारी क्ष-किरण तंत्रे विकसित होण्याआधी रासायनिक दृष्टीने भिन्न असलेली कॅल्साइट व सोडानायटर यांसारखी द्रव्ये स्फटिकरूपात पूर्ण समानता का दर्शवितात ते कळत नव्हते. वरवर पाहता सदृश सूत्रे नसलेली समरूप जोडी म्हणजे बेर्लिनाइट (AlPO₄) व क्वार्ट्‌झ (SiO₂ ) ही खनिजे होत. यांतील क्वार्ट्‌झाचे सूत्र (SiSiO₄) असे दर्शविल्यास खरी सदृशता लक्षात येते. ॲल्युमिनियम व फॉस्फरस यांच्या आयनांचे आकारमान सिलिकॉनाच्या आयनाच्या आकारमानासारखे आहे. याचप्रमाणे टँटॅलाइट (FeTa₂O₆ ) व बुकाइट (TiO₂ किंवा TiTi₂O₆ ) समरूप आहेत. यांतील धातूंच्या आयनांचे आकारमान सारखे आहे.

अशा प्रकारे विविध आयनांच्या आकारमानांच्या संबंधातील सारखेपणा हा समरूपतेमधील महत्त्वाचा घटक असून कोणत्याही रासायनिक सारखेपणापेक्षा तो अधिक महत्त्वाचा आहे. वरवर पाहता नेहमीपेक्षा वेगळी वाटणारी समरूपतेची उदाहरणे आणि रासायनिक दृष्टय सारख्या असणाऱ्या संयुगांमधील समरूपतेचा अभाव यांचे याव्दारे स्पष्टीकरण मिळते. कॅल्शियम व मॅग्नेशियम या मूलद्रव्यांचे रासायनिक वर्तन एकसारखे असले, तरी त्यांच्या अनेक समतुल्य संयुगांमध्ये समरूपता आढळत नाही. कारण कॅल्शियम आयनाची त्रिज्या मॅग्नेशियम आयनाच्या त्रिज्येच्या दीडपटीहून जास्त आहे. यामुळे संरचनेत बदल न करता एकाची जागा दुसरा आयन घेणे शक्य होत नाही.

अनेक खनिजवैज्ञानिक समरूपता ही संज्ञा घन विद्रावाशी समानार्थी मानतात. कारण समरूपांमधील दोन प्रकारचे अणू एकाच स्फटिकात सारखे कार्य पार पाडू शकतात. यातून मिश्रस्फटिक किंवा घन विद्राव बनतात. उदा., ॲल्युमिनियम ऑक्साइडाच्या ( Al₂O₃ ) स्फटिकात ॲल्युमिनियमाच्या अणूंच्या जागी अत्यल्प प्रमाणात कोमियमाचे अणू येऊन रंगहीन स्फटिक लाल रंगाचा होतो व माणिक हे मूल्यवान रत्न तयार होते. समविन्यासी खनिज गटांमध्ये पूर्ण आयनी प्रतिष्ठापन होण्याची अनेक उदाहरणे आहेत. कॅल्साइट गटातील मॅग्नेसाइटात फेरस लोह कोणत्याही प्रमाणात मॅग्नेशियमाची जागा घेऊ शकते.त्याचप्रमाणे सिडेराइटात मॅग्नेशियम कोणत्याही प्रमाणात फेरस लोहाच्या जागी प्रतिष्ठापित होऊ शकते. मॅग्नेसाइट व सिडेराइट यांच्या स्फटिक-जालकांच्या अवकाशविषयक गरजा सारख्या आहेत. यामुळे हे दोन्ही आयन या गरजा सहजपणे भागवू शकतात. या दोन्ही आयनांचा विद्युत् भार एकच असल्याने प्रतिष्ठापन सुकरतेने होते. अशा बाबतीत या दोन खनिजांतील संबंध घन विद्रावासारखे असल्याचे चित्र रेखाटता येते. तसेच त्यांच्या दरम्यानचे संघटन असलेली खनिजे या दोन्हींचे जणू समांग विद्राव आहेत, असे मानता येते. घन विद्रावाची कल्पना उपयुक्त असून ज्या खनिजमालिकेतील खनिज संघटन दोन अंतिम घटकांच्या दरम्यानचे असते, त्यांच्यातील संबंध स्पष्ट करण्यासाठी घन विद्राव ही संज्ञा वापरता येते. प्लॅजिओक्लेज फेल्स्पारे अशा घन विद्राव मालिकेचे उदाहरण असून अल्बाइट ( NaAlSi₃O₈ ) व ॲनॉर्थाइट ( CaAl₂Si₂ O₈ ) हे तिचे अंतिम घटक आहेत. गार्नेटांमध्येही असे संबंध आढळतात. [→ घन विद्राव].

पहा : खनिजविज्ञान.

ठाकूर, अ. ना.