Программа по кристаллохимии




Скачать 73.67 Kb.
НазваниеПрограмма по кристаллохимии
Дата30.01.2013
Размер73.67 Kb.
ТипПрограмма
осень 2009


Программа по кристаллохимии


1. Операции и элементы симметрии. Взаимодействие операций. Тождественное преобразование. Собственные и несобственные вращения, хиральные фигуры. Группа операций симметрии, порядок группы, подгруппа. Геометрические образы несобственных вращений в системах Шенфлиса и Германа-Могена, взаимосвязь порядков зеркально-поворотных и инверсионных осей. Категории симметрии и семейства точечных групп по Шенфлису и Герману-Могену. Точечные группы геометрических фигур и молекул. Симметрия правильных многогранников (платоновых тел). Формула Эйлера. Орбита точечной группы, кратность орбиты и локальная симметрия ее точек. Симметрически независимая область фигуры. Предельные группы бесконечного порядка. Принципы Кюри и Неймана.


2. Трансляционная симметрия и кристаллическая решетка, параметры элементарной ячейки. Кристаллографические и некристаллографические закрытые элементы симметрии. Сингонии, голоэдрические группы, 32 кристалографические точечные группы (кристаллографические классы), 11 центросимметричных кристалографических точечных групп (классы Лауэ). Связь кристаллографического класса со свойствами на примере полярных и хиральных кристаллов. Примитивные и центрированные решетки; классы (решетки) Браве. Индексы направлений и плоскостей в решетке.


3. Открытые кристаллографические элементы симметрии (плоскости скользящего отражения a, b, c, n, d и e, винтовые оси 21, 31, 32, 41, 42, 43, 61, 62, 63, 64, 65), их обозначения по Герману-Могену и действие. Оси, входящие в состав осей 4k и 6k; энантиоморфные винтовые оси. Взаимодействие открытых элементов с закрытыми и между собой.


4. Пространственные группы, их символы по Герману-Могену, связь с кристаллографическим классом. Симморфные и несимморфные группы. Системы эквивалентных позиций (орбиты) пространственных групп, кратность общей позиции. Графики простейших групп низших и средних сингоний: (P1, P1, P2, P21, C2, Pm, Pc, Cm, Cc, P2/m, P2/c, P21/m, P21/c, C2/m, C2/c, P222, P212121, Pmm2, Pmmm, P4, I4, P41, P42, P4, P3, P31, P6, P61, P62, P63). Вывод пространственных групп, принадлежащих к кристаллографическим классам 2/m (P и C-решетки), 222 (P-решетка) и mm2 (P-решетка) из правил взаимодействия элементов симметрии. Интернациональные таблицы и содержащаяся в них информация о пространственных группах.


5. Принцип работы и спектр рентгеновской трубки. Характеристические линии, тормозное излучение. Источники СИ в накопительном кольце, синхротронные центры. Дифракция рентгеновского излучения на кристалле. Формула Брегга, кристаллы-монохроматоры. Блок-схема рентгеновского дифрактометра. Мозаичное строение реального кристалла, зависимость полуширины рефлекса от размера области когерентного рассеяния, формула Шерера. Понятие о дифракции нейтронов и электронов на кристаллах.


6. Межплоскостные расстояния и индексы рефлексов, понятие об обратной решетке. Связь индексов hkl с межплоскостными расстояниями для кристаллов орторомбической, тетрагональной и кубической сингоний, индицирование дифрактограмм. Использование порошковых дифрактограмм в рентгенофазовом анализе. Относительные интенсивности рефлексов, корундовое число. Закон Фриделя. Банк порошковых данных ICDD. Систематические погасания рефлексов при наличии открытых элементов симметрии.


7. Атомный фактор рассеяния. Интегральные интенсивности рефлексов и комплексные структурные амплитуды Fhkl. Понятие о проблеме фаз и методах расшифровки кристаллических структур. Основные этапы рентгеноструктурного анализа монокристаллов (РСА). Параметры тепловых колебаний, R-фактор. Представление данных РСА в химических статьях. Банки структурных данных (ICSD, CSD): поиск и обработка содержащейся в них структурной информации.


8. Межатомные взаимодействия в кристаллических металлах, зависимость физических свойств металлов от их строения и межатомного связывания. Металлические радиусы. Структуры металлов: плотные и плотнейшие шаровые упаковки на плоскости и в пространстве (ПК, ПГ, ОЦК, ГПУ, ГЦК) с примерами металлов; виды и размеры пустот в этих упаковках. Полиморфизм и изоморфизм в металлах, многослойные шаровые упаковки (La, Sm). Искажения плотнейших упаковок в структурах Zn, Cd, In и Hg. Твердые растворы замещения и внедрения. Простейшие интерметаллиды: Cu3Au (фазовый переход «порядок – беспорядок») и Nb3Sn (атомный мотив «W»). Понятие о кластерах и наночастицах металлов.


9. Принципы строения простых веществ – неметаллов: ковалентные и ван-дер-ваальсовы взаимодействия, мотивы расположения атомов в кристалле (островной, цепочечный, трубчатый, слоистый, каркасный). Аллотропия, полиморфизм и изоморфизм, политипы в неметаллах. Особенности строения простых веществ для элементов, примыкающих к неметаллам в Периодической системе (B, Ga, Al, Pb, Bi, Po). Структуры алмаза, лонсдейлита,  и графита, Si, Ge,  и Sn, I2, кристаллических инертных газов. Ротационные фазы Н2 и N2. Мотивы из атомов и расположение молекул в кристаллах фуллерена С60, N2, белого, фиолетового и черного фосфора, желтого и серого As, ромбической и моноклинной серы S8, других модификаций Sn (ромбоэдрической серы), красного и серого селена. Принципы строения нанотрубок углерода, красного фосфора, пластической и волокнистой серы. Относительные значения длин связей и невалентных контактов в простых веществах подгрупп P, S и Cl.


10. Бинарные соединения, построенные по принципу плотной упаковки анионов с катионами в пустотах. Ионные кристаллохимические радиусы. Простейшие структурные типы АХ и АХ2: CsCl, NaCl, ZnS (сфалерит, вюрцит), NiAs, флюорит и антифлюорит, рутил, двухслойный CdI2, CdCl2 и Cs2O. «Корундовый» мотив из катионов и упаковка анионов в Al2O3 и FeCl3. Примеры соединений указанных типов. Строение M3C60 и M6C60 (M – щелочной или щелочноземельный металл), ионного проводника AgI. Корреляции свойств бинарных соединений со структурой и соотношением радиусов ионов. Изоморфное замещение катионов в кристаллах, рубин.


11. Отклонения от плотной упаковки вследствие ковалентного связывания в структурах MoS2, Cu2O, PtS. Полиморфные модификации BN, H2O (лед Ih и лед Ic), SiO2 (кварц, тридимит, кристобалит, стишовит). Понятие о дифракционных исследованиях при высоких давлениях. Принципы построения тройных соединений: сверхструктура в «бинарных» структурных типах (ZnS сфалерит→CuFeS2 халькопирит), заполнение разных пустот разными катионами (шпинели AB2O4), заполнение пустот в смешанной катион-анионной плотной упаковке (перовскиты ABO3). Строение CaTiО3, BaTiO3, ReO3, NaxWO3; переход кубического BaTiO3 в сегнетоэлектрическую фазу. Строение нормальных и обращенных шпинелей АВ2О4; Fe3O4 и другие магнитные шпинели.


12. Характерные координационные полиэдры (к.ч. 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12) в координационных соединениях. Мостиковая функция лигандов, координационные полиэдры с общими вершинами. Структурные мотивы (островной, цепочечный, ленточный, слоистый, каркасный) в бинарных соединениях. Строение BeCl2, PdCl2, CuCl2, HgS (киноварь и метациннабарит). Бинарные фазы с полианионами: CaC2, FeS2, MgB2. Связи металл-металл и кластеры металлов в бинарных производных низших степеней окисления, фрагменты M6(3-X)8 и M6(2-X)12 (октаэдры М6 с мостиками по граням и ребрам).


13. Строение клатратов и кристаллогидратов. Гидратные клетки в HPF6·6H2O и клатрате А2А'6·(Н2О)46. Типы координации анионов и их склонность к агрегации в рядах нитраты − карбонаты − бораты и перхлораты − сульфаты − фосфаты − силикаты. Описание структур KClO4, K2PtCl6, CaCO3 (кальцит) по аналогии с простыми структурными типами. Примеры строения орто-силикатов и орто-алюминатов: циркон ZrSiO4, гранаты АII3ВIII2(SiO4)3 (Ca3Al2(SiO4)3 – гроссуляр), Y3Al5O12 (YAG). Анионные циклы, цепи, ленты, слои и каркасы из тетраэдрических фрагментов ЭО4 с общими вершинами. Метагерманатная и пироксеновая цепочки, амфиболовая лента и гексагональный слой: строение и состав элементарного звена. Принципы строения цеолитов, «содалитовый фонарь» в содалите Na8[Si6Al6O24]Cl2, гидросодалите Na8[Si6Al6O24](OH)2, ультрамарине (Na,Ca)8[Si6Al6O24] (SO42–,S2–,Cl).


14. Стандартные длины одинарных и кратных связей С–С. Ковалентные и ван-дер-ваальсовы радиусы основных элементов–органогенов: С, Н, О, N, F, Cl, Br. Атом-атомные потенциалы и принцип плотной упаковки молекул в органической кристаллохимии, коэффициент упаковки, молекулярное координационное число. «Уплотняющие» и «разрыхляющие» элементы симметрии, преобладающие пространственные группы молекулярных кристаллов, пространственные группы оптически активных соединений. Мотивы расположения молекул в кристаллических структурах метана, адамантана, н-алканов, бензола, нафталина, ферроцена. Твердые растворы замещения и внедрения; полиморфизм органических соединений. Паркетный мотив и стопки в расположении «плоских» молекул; комплексы с переносом заряда и ион-радикальные соли. Типы Н-связей (слабая, средняя, сильная): интервалы энергии, расстояний X···Y, углов X–Н···Y (X, Y = O, N, S, F). Влияние водородных связей на структуру и свойства кристаллов, мотивы Н-связанных молекул. Органические мезофазы: ротационные фазы (метан, адамантан, циклопентан, высшие н-алканы) и жидкие кристаллы.


15. Принципы строения полимеров и биополимеров. Кристаллические полиэтилен и полиацетилен. Конформации макромолекул: спираль и статистический клубок. Особенности РСА белков и общие принципы строения белковых макромолекул (соединение пептидных остатков и их конформационные параметры; первичная, вторичная и третичная структура, конформации спирали и листа). Фибриллярные, мембранные и глобулярные белки. Размешение элементов вторичной структуры вокруг белковой глобулы. Понятие о РСА белков на синхротронном излучении (метод MAD).


Литература


1. П.М.Зоркий, Симметрия молекул и кристаллических структур, МГУ, 1986.

1а. П.М.Зоркий, Н.Н.Афонина, Симметрия молекул и кристаллов, МГУ, 1979.

2. М.А. Порай-Кошиц, Основы структурного анализа химических соединений, М., Высшая школа, 1987.

3. Г.Б.Бокий, Кристаллохимия, 3-е изд., М., 1971

4. А. Вест, Химия твердого тела, М., Мир, 1988; т.1, гл. 7, 8.

5. Г. Кребс, Основы кристаллохимии неорганических соединений, М., Мир, 1971, гл. 9-14.

п.п. 4 и 5 из Интернет - www.chem.msu.ru/rus/cryst/cryschem/welcome-cryschem


Дополнительная литература


6. Ю.Г.Загальская, Г.П.Литвинская, Геометрическая микрокристаллография, М., МГУ, 1976.

7. Д.Ю.Пущаровский, Рентгенография минералов, М., ЗАО «Геоинформмарк», 2000.

8. Ю.К. Егоров-Тисменко, Кристаллография и кристаллохимия, М., Университет, 2005.

9. А.И.Китайгородский, Молекулярные кристаллы, М., Наука, 1971 г., гл. 1 и 2.

10. Н.Я.Турова, Неорганическая химия в таблицах, М., 1997.

11. А.Уэллс, Структурная неорганическая химия, т.т. 1 – 3, М., Мир, 1987.

12. В.Г.Дашевский, Конформационный анализ макромолекул, М, Наука, 1987

13. А.В.Финкельштейн, О.Б.Птицин, Физика белка,М., Университет, 2005

14. Б.К.Вайнштейн, Современная кристаллография, т.2, гл. 2, М. Наука, 1979.

Похожие:

Программа по кристаллохимии iconОсновы кристаллографии и кристаллохимии
Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с основами теории симметрии, теорией абстрактных групп, группами точечной...
Программа по кристаллохимии iconПрограмма дисциплины «Основы минералогии и кристаллохимии»
Программа составлена для магистрантов обучающихся на биолого-химическом факультете педагогического института для специальности 540101....
Программа по кристаллохимии iconПрограмма дисциплины «Основы кристаллографии и кристаллохимии»  для направления 222900. 62 «Нанотехнологии и микросистемная техника подготовки бакалавра Автор программы: Новоселова Е.
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Программа по кристаллохимии iconПрограмма по дисциплине "Кристаллохимия"
Освоение общих принципов описания кристаллических структур, теории важнейших кристаллохимических явлений и обобщенной кристаллохимии,...
Программа по кристаллохимии iconСамостоятельная работа Кредитная стоимость
Основные аспекты кристаллохимии: стереохимический, кристаллоструктурный, характеристика химических связей, зависимость свойств кристаллов...
Программа по кристаллохимии iconXvi международном совещании по кристаллохимии и рентгенографии минералов
Совещание будет проводиться на базе Института минералогии Уро ран, в пансионате на берегу озера Тургояк – жемчужины Южного Урала,...
Программа по кристаллохимии iconПравила оформления рукописей для журнала «Новые данные о минералах»
«Минералогические заметки»), обзоры, исторические материалы, дискуссии, рецензии, персоналии и хроники текущих событий (выставок,...
Программа по кристаллохимии iconПравила оформления рукописей для журнала «Новые данные о минералах»
«Минералогические заметки»), обзоры, исторические материалы, дискуссии, рецензии, персоналии и хроники текущих событий (выставок,...
Программа по кристаллохимии iconАвтореферат Идея Ферсмана об энергетических коэффициентах (паях) составляющих минералы катионов и анионов модифицирована в рамках остовно-электронной кристаллохимии минералов по автору,
Модернизация системы энергетических коэффициентов Ферсмана в рамках остовно-электронной мкристаллохимии инералов
Программа по кристаллохимии iconОбразовательная программа начальной школы (I ступень обучения) класс учитель Учебная программа
Программа «Перспективная начальная школа». Программа курса «Русский язык». Под редакцией М. Л. Каленчук, Н. А. Чураковой
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница