Polymorphisme (chimie)

En chimie et minéralogie, le polymorphisme est la faculté que possède une substance chimique de cristalliser dans des structures différentes selon les conditions de température et de pression. Lorsque la substance est un corps simple, on préfère utiliser le terme d'allotropie. Quand une substance peut exister sous plusieurs formes amorphes avec entre elles des transitions de phase du premier ordre, on parle de polyamorphisme. Généralement, chaque structure existe dans une région précise de température et de pression : son « champ de stabilité ». Si les paramètres évoluent hors de cette région, elle se transforme en une structure différente par transition de phase, soit par rupture et formation de liaisons chimiques (« transition reconstructive »), soit par simple déformation (« transition displacive »). Exemple : CaCO est la formule brute de trois polymorphes du carbonate de calcium : l'aragonite, polymorphe de haute température et haute pression ; la calcite, polymorphe stable en conditions ambiantes ; la vatérite, polymorphe métastable, rare. Fichier:Aragonite Salsigne France.jpg|{{Centrer|[[Aragonite]]}} Fichier:CalcitePau.jpg|{{Centrer|[[Calcite]]}} Fichier:Vaterite2-San_Vito,_Monte_Somma,_Italy.tif|{{Centrer|[[Vatérite]]}} Les transitions reconstructives ont besoin d'énergie pour se produire : il s'agit de transitions de phase du premier ordre. Si le changement des conditions physiques (température, pression) est abrupt, la phase initiale peut conserver sa structure hors de son champ de stabilité : on parle de « région métastable ». Ensuite, la structure tend à se transformer en celle qui correspond aux conditions physiques, mais le temps de transformation peut être important, éventuellement infini. Exemple : la transformation du diamant en graphite. Parfois, une structure n'a pas de champ de stabilité : on parle alors de « phase métastable » ; elle se produit seulement comme phase intermédiaire entre deux autres phases, souvent une métastable et l'autre stable. Les transitions displacives sont des transitions de phase du deuxième ordre.