동질이상
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1. 개요
동질이상(Polymorphism)은 동일한 화학 조성을 가지지만 결정 구조가 다른 고체 물질의 현상을 의미한다. 이러한 현상은 상전이의 한 유형으로, 온도, 압력, 용매 또는 생성 속도와 같은 조건에 따라 물질이 다양한 결정 형태를 가질 수 있게 한다. 다형성은 제약, 농약, 안료, 식품, 폭발물 등 다양한 분야에서 중요한 영향을 미치며, 물질의 물리적 특성 변화를 유발하지만 화학적 변화는 동반하지 않는다. 다형성은 X선 결정학, 분광법, 계산 화학 등의 다양한 실험적 및 계산적 방법을 통해 검출되며, 물질의 안정성, 결정화 과정, 그리고 용매의 영향 등 여러 요인에 의해 영향을 받는다. 다형체는 명명법에 따라 구분되며, 특히 제약 산업에서 약물의 효능 및 특허와 관련하여 중요한 연구 대상이 된다. 폴리타입은 다형성의 특수한 경우로, 층상 구조를 가진 물질에서 나타나며, 물질의 특성에 큰 영향을 미칠 수 있다.
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| 동질이상 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 고체 물질이 둘 이상의 결정 구조나 형태로 존재할 수 있는 능력 |
| 관련 용어 | 동소체 (원소의 경우) 다형성 (분자 또는 이온 화합물의 경우) |
| 화학적 특성 | |
| 발생 조건 | 온도, 압력 등 외부 조건 변화 |
| 관련 현상 | 용해도 변화 안정성 변화 생체 이용률 변화 |
| 활용 분야 | |
| 제약 | 약물의 용해도, 안정성, 생체 이용률 조절 |
| 색소 | 안료의 색상 및 광학적 특성 조절 |
| 식품 | 식품의 질감 및 안정성 조절 |
| 기타 | 폭약, 유기 발광 다이오드(OLED) |
| 참고 사항 | |
| 동질이상 | 화학 조성은 동일하지만 결정 구조가 다른 현상 |
2. 정의 및 개념
상전이(상 변화)는 다형성을 설명하는 데 도움이 되며, 다형성 전이뿐만 아니라 융해 및 기화 전이도 포함한다. IUPAC에 따르면, '''다형성 전이'''는 "특정 온도와 압력(역전점)에서 결정 구조가 다른 동일한 화학 조성을 가진 고체 결정 상의 가역적 전이"이다.[4] 월터 매크론은 다형성 물질의 상을 "결정 구조는 다르지만 액체 또는 기체 상태에서는 동일하다"고 설명했으며, '''다형체'''를 "고체 상태에서 해당 화합물의 분자가 적어도 두 가지 다른 배열을 가질 가능성으로 인해 발생하는 주어진 화합물의 결정 상"으로 정의한다.[5][6] 이러한 정의는 다형성이 물리적 특성의 변화는 포함하지만 화학적 변화는 포함하지 않음을 의미한다.
두 개의 다형성 상을 가진 물질은 '''이형태''', 세 개의 다형성 상을 가진 물질은 '''삼형태''' 등으로 부른다.[7]
다형성은 제약, 농약, 안료, 염료, 식품, 폭발물에 실질적인 관련이 있다.
2. 1. 관련 현상
이성질체화는 종종 다형성 전이를 일으킬 수 있지만, 다형성과는 구분된다. 호변이성질현상(동적 이성질체화)은 다형성이 아닌 화학적 변화를 일으킨다.[1] 원소의 동소체와 다형성은 역사적으로 관련되어 있으나, 원소의 동소체가 항상 다형성인 것은 아니다. 일반적인 예로 흑연, 다이아몬드, 론스데일라이트를 포함하는 탄소의 동소체가 있다. 세 가지 형태 모두 동소체이지만 흑연은 다이아몬드와 론스데일라이트의 다형체가 아니다. 이성질체화와 동소성은 다형성과 관련된 현상 중 두 가지일 뿐이다.[2]3. 다형성 검출
다형성 검출은 다양한 방법을 통해 이루어진다. 1800년대 초 에일하르트 미츠어리히와 옌스 야코브 베르셀리우스는 인산염과 비소산염 연구를 통해 화학적으로 동일한 염이 두 가지 다른 형태를 가질 수 있음을 발견하고, 결정의 계면 각도를 측정하여 이를 동형 이상이라 불렀다.[8] 빌헬름 오스트발트는 결정 밀도 측정 방법을 사용했다.[9]
1830년대에 모리츠 루드비히 프랑켄하임은 현미경을 이용하여 결정 상 변화를 유도하고 다형성의 본질에 대한 연구 결과를 요약했다. 이후 편광 현미경이 사용되면서 결정학자들은 서로 다른 다형체를 구별할 수 있게 되었다. 오토 레만은 1877년경 핫 스테이지를 발명하여 편광 현미경에 장착했고, 이를 통해 결정학자들은 융점을 결정하고 다형성 전이를 관찰했다.[8]
1900년대에는 핫 스테이지 현미경과 함께 시차 주사 열량법(DSC)과 같은 열적 방법이 사용되어 다형성 전이의 엔탈피를 결정했다.[8] 20세기에는 X선 결정학이 다형체의 결정 구조 연구에 널리 사용되었다. 단결정 X선 회절 및 분말 X선 회절 기술은 결정 단위 세포를 측정하는 데 사용되며, 서로 다른 다형체는 서로 다른 X선 회절 패턴을 생성한다.[8]
20세기 후반부터는 적외선 분광법(IR), 테라헤르츠 분광법, 라만 분광법과 같은 진동 분광법이 다형성 연구에 사용되었다. 중주파 IR 및 라만 분광법은 수소 결합 패턴의 변화에 민감하며, 테라헤르츠 및 저주파 라만 분광법은 분자간 상호 작용으로 발생하는 진동 모드를 나타내어 다형체 간의 3차원 구조 차이를 밝히는 데 사용된다.[10]
계산 화학은 진동 분광법 기술과 함께 결정 내 진동의 기원을 이해하는 데 사용될 수 있다.[10] 이러한 기술의 조합은 X선 결정학으로 얻을 수 있는 것과 유사한 결정 구조에 대한 자세한 정보를 제공한다. 결정 구조 예측 분야의 발전으로, 계산 화학을 사용하여 결정의 형성을 모델링하고 실험적으로 관찰하기 전에 화합물의 특정 다형체의 존재를 예측할 수 있게 되었다.[40][11]
3. 1. 실험적 방법
에일하르트 미츠어리히와 옌스 야코브 베르셀리우스는 1800년대 초 인산염과 비소산염 연구를 통해 다형성(동질이상)을 발견했다. 이들은 화학적으로 동일한 염이 두 가지 다른 형태를 가질 수 있음을 보여주기 위해 결정의 계면 각도를 측정했고, 미츠어리히는 이 발견을 동형 이상이라고 불렀다.[8] 빌헬름 오스트발트는 결정 밀도 측정 방법을 사용했다.[9]모리츠 루드비히 프랑켄하임은 1830년대에 현미경을 이용하여 결정 상 변화를 유도하는 방법을 시연하고 다형성의 본질에 대한 연구 결과를 요약했다. 이후 편광 현미경이 사용되면서 결정학자들은 서로 다른 다형체를 구별할 수 있게 되었다. 오토 레만은 1877년경 핫 스테이지를 발명하여 편광 현미경에 장착했고, 이를 통해 결정학자들은 융점을 결정하고 다형성 전이를 관찰했다.[8]
1900년대에는 핫 스테이지 현미경과 함께 시차 주사 열량법(DSC)과 같은 열적 방법이 사용되어 다형성 전이의 엔탈피를 결정했다.[8]
20세기에는 X선 결정학이 다형체의 결정 구조 연구에 널리 사용되었다. 단결정 X선 회절 및 분말 X선 회절 기술은 결정 단위 세포를 측정하는 데 사용되며, 서로 다른 다형체는 서로 다른 X선 회절 패턴을 생성한다.[8]
20세기 후반부터는 적외선 분광법(IR), 테라헤르츠 분광법, 라만 분광법과 같은 진동 분광법이 다형성 연구에 사용되었다. 중주파 IR 및 라만 분광법은 수소 결합 패턴의 변화에 민감하며, 테라헤르츠 및 저주파 라만 분광법은 분자간 상호 작용으로 발생하는 진동 모드를 나타내어 다형체 간의 3차원 구조 차이를 밝히는 데 사용된다.[10]
3. 2. 계산적 방법
계산 화학은 진동 분광법 기술과 함께 결정 내 진동의 기원을 이해하는 데 사용될 수 있다.[10] 이러한 기술의 조합은 X선 결정학으로 얻을 수 있는 것과 유사한 결정 구조에 대한 자세한 정보를 제공한다. 분광 데이터를 이해하는 데 계산 방법을 사용하는 것 외에도, 결정 내 동질이상을 식별하는 최신 개발은 결정 구조 예측 분야이다. 이 기술은 계산 화학을 사용하여 결정의 형성을 모델링하고 과학자들이 실험적으로 관찰하기 전에 화합물의 특정 다형체의 존재를 예측한다.[40][11]4. 다형성의 예시
19세기 초, 에일하르트 미츠어리히와 옌스 야코브 베르셀리우스는 인산염과 비소산염 연구를 통해 다형성 현상을 처음 발견했다. 이들은 화학적으로 동일한 염이 두 가지 다른 형태를 가질 수 있음을 결정의 계면 각도를 측정하여 밝혀냈다. 미츠어리히는 이 현상을 처음에는 동형 이상이라고 불렀다.[8] 이후 빌헬름 오스트발트는 결정 밀도 측정 방법을 개발하고, 오스트발트 비로 표현했다.[9]
현미경 기술의 발전은 다형성 관찰을 크게 향상시켰다. 1830년대 모리츠 루드비히 프랑켄하임은 결정 상 변화를 유도하는 방법을 시연하고, 다형성에 대한 연구 결과를 요약했다. 이후 편광 현미경이 개발되면서 결정학자들은 서로 다른 다형체를 더 쉽게 구별할 수 있게 되었다. 오토 레만은 1877년경 핫 스테이지를 발명하여 편광 현미경에 장착했고, 이는 결정학자들이 융점을 결정하고 다형성 전이를 관찰하는 데 큰 도움을 주었다.[8]
1900년대에는 핫 스테이지 현미경이 계속 사용되었고, 시차 주사 열량법(DSC)과 같은 열적 방법이 널리 사용되어 용융 및 다형성 전이와 같은 상 변화 동안의 열 흐름을 관찰하고 엔탈피를 결정하는 데 사용되었다.[8]
20세기에 X선 결정학은 다형체의 결정 구조를 연구하는 데 널리 사용되었다. 단결정 X선 회절 및 분말 X선 회절 기술을 통해 결정 단위 세포를 측정할 수 있게 되었다. 각 다형체는 고유한 결정 구조를 가지므로 서로 다른 X선 회절 패턴을 생성한다.[8]
20세기 후반에는 적외선 분광법(IR), 테라헤르츠 분광법, 라만 분광법과 같은 진동 분광법이 다형성 연구에 활용되기 시작했다. 이러한 기술은 수소 결합 패턴의 변화에 민감하며, 이를 통해 구조적 차이를 파악할 수 있다. 특히 테라헤르츠 및 저주파 라만 분광법은 결정 고체의 분자간 상호 작용으로 발생하는 진동 모드를 나타내어 다형체 간의 3차원 구조 차이를 밝히는 데 사용된다.[10]
많은 화합물에서 동질이상이 나타난다. "모든 화합물은 서로 다른 동질이상 형태를 가지며, 일반적으로 특정 화합물에 대해 알려진 형태의 수는 해당 화합물에 대한 연구에 투입된 시간과 비용에 비례한다"는 주장도 있다.[39][5][12] 다형성을 나타내는 물질이 어떤 결정 형태를 취하는지는 결정이 생성될 때의 온도, 압력, 용매, 생성 속도 등의 조건에 따라 달라진다.
- '''탄소''': 흑연 (육방정계)과 다이아몬드 (등축정계)
- '''이산화 규소''': 온도에 따라 α-석영 - 573℃→β-석영 - 870℃→ β-트리디마이트 - 1470℃→ β-크리스토발라이트 순으로 변환되며, 압력에 따라 코사이트, 스티쇼바이트 등이 있다.
- '''탄산 칼슘''': 방해석 (칼사이트, β-CaCO3 삼방정계), 아라고나이트 (λ-CaCO3 사방정계), 바테라이트 (μ-CaCO3 육방정계)
- '''금속''' (황철광): 황철광 (등축정계), 백철광 (사방정계)
- '''폴리타입''' (탄화 규소): α-SiC-1H, α-SiC-2M, β-SiC3H…
- '''폴리타입''' (흑운모): biotite-1T…
4. 1. 유기 화합물
프리드리히 뵐러와 유스투스 폰 리비히는 1832년에 벤즈아미드의 끓는 용액을 관찰하던 중 최초로 다형성 현상을 발견했다.[13][63] 냉각 시 처음에는 비단결정 바늘 모양이었으나, 서서히 롬비형 결정으로 변하는 것을 확인했다. 현재는 벤즈아미드가 세 가지 다형체(동질이상)를 갖는 것으로 알려져 있다. 불안정한 사방정계 II형, 단사정계 III형(뵐러/리비히가 관찰), 가장 안정한 단사정계 I형이 그것이다. 세 가지 형태 모두 수소 결합 메커니즘은 같지만, π-π 상호작용에서 큰 차이를 보인다.[14]2006년에는 말레산의 새로운 다형체가 발견되었는데, 이는 최초 결정 형태 연구 후 124년 만의 일이다.[15] 말레산은 화학 산업에서 대량으로 제조되며, 의약품에서 염을 형성하는 데 사용된다. 새로운 결정 유형은 카페인과 말레산(2:1)의 공결정을 클로로포름에 용해하고 용매를 천천히 증발시킬 때 생성된다. 형태 I은 단사정계 공간군 ''P''21/''c''를 갖는 반면, 새로운 형태는 공간군 ''Pc''를 갖는다. 두 다형체 모두 카르복실산 기의 수소 결합으로 연결된 분자 시트로 구성된다. 형태 I에서는 시트가 순 분자 쌍극자 모멘트에 대해 교대로 나타나지만, 형태 II에서는 시트가 같은 방향으로 정렬된다.
1,3,5-트라이니트로벤젠은 125년의 연구 끝에 2004년에 두 번째 다형체가 발견되었다.[16] 일반적인 형태는 공간군 ''Pbca''를 가지지만, 트리스인다인이라는 첨가제가 존재할 때 화합물을 결정화하면 공간군 ''Pca''21의 두 번째 다형체가 생성된다. 이는 첨가제가 다형체 형태 출현을 유도할 수 있음을 보여준다.
아크리딘은 8개의 다형체가,[17] 아리피프라졸은 9개의 다형체가 알려져 있다.[18] 가장 많은 수의 다형체를 가진 화합물은 ROY이다.[19][20] 글리신은 단사정계와 육방정계 결정으로 결정화된다. 유기 화합물의 다형성은 종종 '''배좌 이성질체 다형성'''의 결과이다.[21]
4. 2. 무기 화합물
탄산 칼슘의 서로 다른 두 가지 형태는 방해석(왼쪽)과 아라고나이트(오른쪽)이다. 방해석은 능면체 결정 구조를 가지는 반면, 아라고나이트는 사방정계 결정 구조를 갖는다. 탄산 칼슘의 세 번째 형태는 육각형 구조를 가지며 비교적 불안정한 바테라이트이다.[25] 참고로, 이들의 색상은 불순물에서 비롯된다.이산화 규소는 온도에 따라 '''α-석영''' - 573℃→'''β-석영''' - 870℃→ '''β-트리디마이트''' - 1470℃→ '''β-크리스토발라이트'''와 같이 다양한 동질이상 형태로 변환된다. 또한, 압력에 따라 코사이트, 스티쇼바이트 등의 동질이상이 형성될 수 있다.
이원 금속 산화물은 경제적 가치 때문에 많은 관심을 받아왔으며, 다양한 동질이상을 나타낸다. 예를 들어, SiO2는 α-석영, β-석영, 트리디마이트, 크리스토발라이트, 모가나이트, 코에사이트, 스티쇼바이트 등 여러 동질이상을 형성한다.[23]
다음은 다양한 이원 금속 산화물의 동질이상과 그 조건 및 구조를 나타내는 표이다.[24]
β-HgS는 Hg(II) 염을 H2S로 처리하면 검은색 고체로 침전된다. 슬러리를 살짝 가열하면 검은색 다형체가 붉은색 형태로 변환된다.[26]
황철광은 황철광 (등축정계), 백철광 (사방정계)과 같이 금속의 동질이상 예시이다.
탄화 규소와 흑운모는 폴리타입(polytype)의 예시이다.
5. 다형성에 영향을 미치는 요인
동질이상은 결정화 과정의 세부 사항에 따라 영향을 받는다. 오스트발트 규칙에 따르면, 덜 안정한 동질이상이 안정한 형태보다 먼저 결정화되는 경향이 있다. 이는 불안정한 동질이상이 용액 상태와 더 유사하여 운동학적으로 유리하기 때문이다.[27]
동질이상은 서로 다른 안정성을 가지며, 일부는 특정 온도나 압력에서 빠르게 변환된다. 유기 분자 동질이상의 경우, 격자 에너지 차이가 몇 kJ/mol에 불과한 경우가 많다. 동질이상의 안정성은 온도[30][31][32] 또는 압력[33][34]에 따라 달라질 수 있다.
용매의 농도, 용매 내 다른 성분(특정 성장 패턴을 억제 또는 촉진하는 물질), 결정화가 이루어지는 온도는 동질이상의 특성에 영향을 미치는 중요한 요인이다.[37][38]
준안정 동질이상은 항상 재현 가능하게 얻을 수 있는 것은 아니며, 이를 "사라지는 동질이상"이라고 부른다.[39][40][41]
6. 제약 산업에서의 다형성
의약품은 규제 승인을 받고 단일 다형체에 대해서만 특허를 받는다.[42] 글락소스미스클라인은 잔탁의 활성 성분인 '''II형''' 다형체에 대한 특허를 경쟁업체에 대항하여 방어했지만, '''I형''' 다형체에 대한 특허는 이미 만료되었다.[42]
약물의 다형성은 용해 속도가 다형체에 따라 달라지기 때문에 직접적인 의학적 영향을 미칠 수 있다. 약물 샘플의 다형성 순도는 분말 X선 회절, IR/라만 분광법과 같은 기술을 사용하여 확인할 수 있으며, 경우에 따라 광학적 특성의 차이를 활용할 수 있다.[43]
6. 1. 사례 연구
약물은 규제 승인을 받고 단일 다형체에 대해서만 특허를 받는다. 약물의 다형성은 용해 속도가 다형체에 따라 달라지기 때문에 직접적인 의학적 영향을 미칠 수 있다.[43] 2015년까지 알려진 사례는 Bučar, Lancaster, Bernstein의 검토 기사에서 논의되었다.[40]'''디벤족사제핀'''
다학제적 연구를 통해 제약 분자의 고체 상태 구조를 비교하였다. 이 연구는 분자 구조 변화가 분자 컨포메이션, 패킹 모티프, 결정 격자 상호작용, 고체 상태 다양성에 미치는 영향을 조사했다. 클로자핀은 4가지, 올란자핀은 60가지의 서로 다른 물리적 형태를 보였다. 클로자핀의 실험적 스크리닝 결과는 결정 에너지 지형과 일치했지만, 올란자핀의 경우 추가적인 고체 형태 다양성이 존재할 가능성이 있음을 시사했다. 아목사핀과 록사핀의 분자 구조는 유사하지만, 록사핀의 메틸기가 고체 형태 범위를 늘리고 다양한 패킹 배열을 선호하게 했다. PIXEL 계산 결과, 약한 수소 결합(C–H...O, C–H...N) 및 분산 상호작용이 결정 격자 안정화에 중요했다. 아목사핀의 효율적인 결정 패킹은 단형성을 나타내는 데 기여했다.[44]
'''포사코나졸'''
녹사필의 원래 제형은 포사코나졸 형태 I을 활용했다. 이후 포사코나졸의 다형체 발견이 증가했으며, 메탄올 용매화물과 1,4-다이옥산 공결정이 캠브리지 구조 데이터베이스(CSD)에 추가되었다.[45]
항바이러스제 리토나비르는 효능이 다른 두 가지 동질이상 형태로 인해, 제형 변경으로 문제를 해결했다.[46]
아스피린은 1960년대부터 다른 동질이상의 존재가 논의되었고, 2005년에 Form II가 발견되었다.[47][48] Form I과 Form II는 수소 결합 패턴에서 차이를 보인다.[49] 순수한 Form II 아스피린은 15% 중량의 아스피린 무수물로 씨앗을 뿌려 제조할 수 있었다.[40]
파라세타몰 분말은 압축성이 좋지 않아, 압축성이 좋은 두 번째 동질이상이 발견되었다.[50]
코르티손 아세테이트는 최소 5가지 다형체가 존재하며, 그 중 4개는 물에서 불안정하다.
카바마제핀, 에스트로겐, 파록세틴,[51] 클로람페니콜도 동질이상을 보인다.
피라진아미드는 최소 4개의 동질이상을 가지며, 모두 보관 또는 기계적 처리를 통해 안정적인 α형으로 변환된다.[52][53]
7. 폴리타입 (Polytypism)
폴리타입은 다수의 최조밀 구조가 단일 차원에서만 다른 동질이상의 특수한 경우이다. 폴리타입은 동일한 최조밀 평면을 가지지만, 이 평면에 수직인 세 번째 차원의 적층 순서가 다르다. 탄화규소(SiC)는 170개 이상의 폴리타입이 알려져 있지만, 대부분은 희귀하다.[54] SiC의 모든 폴리타입은 거의 동일한 밀도와 깁스 자유 에너지를 갖는다. 가장 일반적인 SiC 폴리타입은 아래 표와 같다.
| 상 | 구조 | Ramsdell 표기법 | 적층 순서 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| α-SiC | 육각형 | 2H | AB | 우르츠광 형태 |
| α-SiC | 육각형 | 4H | ABCB | |
| α-SiC | 육각형 | 6H | ABCACB | 가장 안정적이고 흔한 형태 |
| α-SiC | 마름모꼴 | 15R | ABCACBCABACABCB | |
| β-SiC | 면심 입방 격자 | 3C | ABC | 섬아연광 또는 섬아연석 형태 |
다른 폴리타입을 갖는 두 번째 그룹의 물질은 이황화 몰리브데넘(MoS2)과 같은 층상 물질인 전이 금속 이칼코겐화물이다. 이러한 물질의 경우 폴리타입은 물질 특성에 더 뚜렷한 영향을 미친다. 예를 들어, MoS2의 경우 1T 폴리타입은 금속성을 띠는 반면, 2H 형태는 반도체에 가깝다.[55] 또 다른 예는 이황화 탄탈로, 일반적인 1T 및 2H 폴리타입이 발생하지만, 삼각 프리즘 및 팔면체 기하학 층이 혼합된 4Hb 및 6R과 같은 더 복잡한 '혼합 배위' 유형도 발생한다.[56] 여기서, 1T 폴리타입은 온도의 함수로서 전도성에 뚜렷한 영향을 미치는 전하 밀도파를 나타내는 반면, 2H 폴리타입은 초전도를 나타낸다.
황화 아연(ZnS)와 아이오딘화 카드뮴(CdI2) 또한 폴리타입이다.[57] 이러한 유형의 다형성은 나사 전위가 주기적인 방식으로 부분적으로 무질서한 시퀀스를 빠르게 재현하기 때문에 운동학적 요인에 의한 것으로 제안되었다.
8. 다형성 이론
- - 열역학 측면에서 두 가지 유형의 다형성 거동이 인식된다. 단향성 시스템의 경우, 다양한 다형체의 자유 에너지를 온도에 대해 플롯하면 모든 다형체가 녹기 전에 교차하지 않는다. 결과적으로, 융점 아래에서 한 다형체에서 다른 다형체로의 전이는 비가역적이다. 거울상 시스템의 경우, 자유 에너지를 온도에 대해 플롯하면 다양한 융점 전에 교차점이 나타난다.[58] 가열 또는 냉각을 통해 또는 더 낮은 에너지의 다형체와의 물리적 접촉을 통해 두 다형체 간에 상호 교환할 수도 있다.
다형성의 간단한 모델은 구형 결정의 깁스 자유 에너지를 으로 모델링하는 것이다. 여기서 첫 번째 항 는 표면 에너지이고, 두 번째 항 는 부피 에너지이다. 두 매개변수 이다. 함수 는 하락하기 전에 최댓값까지 상승하여 에서 0을 교차한다. 결정화하기 위해서는 결정의 공이 에너지 풍경의 부분을 극복해야 한다.[59]
이제 두 종류의 결정이 있고, 서로 다른 에너지 및 을 가지며, 그림 2와 같은 모양을 가진다고 가정하면, 두 곡선은 에서 교차한다. 그러면 시스템은 세 가지 상을 갖는다.
- . 결정은 용해되는 경향이 있다. 비정질상.
- . 결정은 형태 1로 성장하는 경향이 있다.
- . 결정은 형태 2로 성장하는 경향이 있다.
결정이 천천히 성장하면 형태 1에 운동적으로 갇힐 수 있다.
9. 명명법
동질이상을 구분하기 위해 다음과 같은 방법으로 명명한다.[61]
- 미국이나 영국에서는 저온상을 α, 고온상을 β로 표기하지만, 독일에서는 반대로 표기한다.
- 숫자로 I, II, III 등으로 표시한다.
- 전이 온도에 따라 quartz-573 (α-석영에서 β-석영으로의 전이 온도 573℃)과 같이 표기한다.
- 저온형 석영(Low Quartz), 고온형 석영(high quartz)과 같이 표시한다.
9. 1. 폴리타입 명명법
같은 구성 단위를 가지지만 배열 순서만 다른 것을 '''폴리타입'''이라고 부른다. 원자의 2차원적 배열로 이루어진 층상 구조가 대부분이며, 층을 쌓아 올리는 구조가 된다.[62] 각 층에서 결정성이 다르기 때문에, 몇 층이 어떤 결정성을 나타내는지 표기할 필요가 있다.2층이 단사정계의 다형체일 경우, 결정성의 머리글자를 따서 2M으로 표기한다. 육방정계라면 2H가 된다.
참조
[1]
서적
Polymorphism in Molecular Crystals
Oxford University Press
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논문
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