Polymorfie (dříve mnohotvarost) je schopnost látek krystalovat ve více krystalových strukturách. Konkrétní krystalovou strukturu polymorfní látky nazýváme polymorf. Polymorfie prvků se nazývá alotropie. Polymorfie se zahrnutím rozpouštědla v krystalové mřížce se nazývá solvatomorfie. Výrazy jako dimorfie nebo trimorfie se používají ke zdůraznění, že mohou existovat pouze dvě respektive tři krystalové formy.
Příkladem polymorfie může být uhlík, který tvoří několik alotropických modifikací:
-
Grafit (tuha) je nejběžnější forma uhlíku a má tvrdost 1 až 2 na
Mohsově stupnici tvrdosti.
-
Diamant je druhá základní forma uhlíku a nejtvrdší přírodní minerál (10 na
Mohsově stupnici tvrdosti, absolutní tvrdost je asi 1600× větší než tvrdost 1 na této stupnici).
-
Lonsdaleit je vzácná přírodní
alotropní modifikací uhlíku. Krystalová struktura je podobná diamantu,
krystalografická soustava je však šesterečná.
-
Grafen tvoří jedna či několik málo vrstev rovinné sítě vzájemně propojených atomů uhlíku ve tvaru šestiúhelníků. Má mimořádné fyzikální vlastnosti a očekává se mnohostranné využití.
-
Fullereny: atomy jsou uspořádány do sférických molekul tvořených šestiúhelníky a pětiúhelníky. Fullereny jsou mimořádně odolné vůči vnějším fyzikálním vlivům.