Polymorphie (Materialwissenschaft)

Polymorphie ist nach E. A. Mitscherlich in den Werkstoffwissenschaften und der Mineralogie die Eigenschaft, dass eine Substanz in verschiedenen Erscheinungsformen (Modifikationen) vorkommen kann. Sie sind aus den gleichen Atomen aufgebaut, unterscheiden sich aber in der räumlichen Anordnung ihrer Struktur und haben somit unterschiedliche Eigenschaften. Unterschiedliche Gitterstrukturen können sich durch Einflüsse wie Druck und/oder Temperatur bilden.

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Beispiele

• Graphit, Diamant und Fullerene sind Modifikationen von Kohlenstoff. (Diamant ist ein Isolator, während Graphit ein anisotroper Leiter ist.)
• Als natürliche Modifikationen des Quarz (SiO₂) kommen u. a. α-Quarz und β-Quarz in der Natur vor.
• α-Schwefel, β-Schwefel und γ-Schwefel sind Modifikationen von Schwefel.
• Weißer Phosphor, roter Phosphor und schwarzer Phosphor sind Modifikationen von Phosphor.
• Selen kommt in fünf Modifikationen vor.
• Zwei Modifikationen des Calciumcarbonats sind orthorhombischer Aragonit und trigonaler Kalkspat.
• Pyrit und Markasit sind Mineralien unterschiedlicher Modifikation von FeS₂.

Begriffe

Bei zwei Modifikationen spricht man von Dimorphie, bei drei Modifikationen von Trimorphie. Tritt eine spiegelbildliche Modifikation auf, so wird sie als Enantiomorphie bezeichnet.

Bei Vorkommen ein und desselben Elements in verschiedenen Zustandsformen spricht man von Allotropie, z. B. Kohlenstoff als Graphit sowie als Diamant.