Betrachtungen zur Polymorphie. III. Zur kristallstrukturellen Deutung der thermischen Polymorphie

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Abstract
Durch einen kristallgeometrischen Vergleich der beiden an einer thermischen polymorphen Umwandlung beteiligten stabilen Strukturen kann die sprunghafte Änderung der inneren Energie am Umwandlungspunkt, ΔU, abgeschätzt werden. Aus der Kenntnis der Umwandlungstemperatur, Tu, kann dann auf den Unterschied der Entropien der beiden Strukturen am Umwandlungspunkt, ΔS, geschlossen werden: ΔU = Tu · ΔS.Man kann dann die verschiedenen polymorphen Umwandlungen entsprechend den thermodynamischen Größen Tu, ΔU bzw. ΔS in eine Klassifikation einordnen, in der erstmals die Höhe der Umwandlungstemperatur – die als einzige Größe zunächst bekannt ist – diejenige Berücksichtigung erfährt, die ihr thermodynamisch bei der Polymorphie zukommt. Strukturell sehr ähnliche polymorphe Umwandlungen stehen natürlich dann in verschiedenen Gruppen der Klassifikation, wenn die Umwandlungstemperaturen verschieden sind, wie z. B. bei den Tief‐Hoch‐Umwandlungen der SiO2‐Modifikationen. Dadurch werden dann geringe energetische Unterschiede und Unterschiede in den Entropien sehr deutlich. Andererseits ist es nicht nur interessant, sondern auch für die Abschätzung der Änderung der inneren Energie unerläßlich, wenn die kristallgeometrischen Strukturänderungen, welche M. J. Buerger seiner Klassifikation zugrunde legte, erkannt werden: Änderung der Koordinationszahl, Änderung nur der Anzahl übernächster Nachbarn, Wechsel von geordneter zu statistischer Atomverteilung usw. Da jedoch bei der Buergerschen Klassifikation der polymorphen Umwandlungen weder die Umwandlungstemperatur noch die Änderung der Entropie berücksichtigt wird, ist der nachfolgend begründete Vorschlag zur Deutung und Klassifikation der thermischen Polymorphie entwickelt worden.