Crystallochemistry

Celem przedmiotu jest zaznajomienie studentów z podstawową wiedzą z zakresu krystalochemii. Wykład i laboratorium zapoznają studentów z podstawami krystalografii geometrycznej, zagadnieniami symetrii cząsteczek i sieci krystalicznej, częściowo w ujęciu teorii grup, zastosowaniem metod dyfrakcyjnych do identyfikacji substancji, określenia parametrów i symetrii sieci kryształu, oraz podstawowymi typami struktur krystalicznych. Omawiane są zagadnienia zależności właściwości chemicznych i fizycznych od wewnętrznej struktury kryształów.

Podstawowe pojęcia: budowa sieci krystalicznej, komórka elementarna, symbole punktów, prostych i płaszczyzn sieciowych, układy krystalograficzne, czworościan zasadniczy, prawo pasów. Elementy symetrii - operatory w ujęciu macierzowym. Kombinacje elementów symetrii, reguły składania. Symetria cząsteczki. Grupy punktowe, symbolika międzynarodowa i Schoenflisa. Rozpoznawanie elementów symetrii, grupy punktowej i układu krystalograficznego. Translacje: sieci Bravais i translacyjne elementy symetrii. Grupy przestrzenne a grupy punktowe. Punkty symetrycznie równoważne. Krystalografia rentgenowska. Równania Bragga i Lauego. Metoda Debye'a, Scherrera i Hulla - identyfikacja i wskaźnikowanie, stała sieciowa. Czynniki struktury a gęstość elektronowa. Prawo Friedla, grupy dyfrakcyjne Lauego. Grupa przestrzenna a wygaszenia systematyczne (typ sieci Bravais, translacyjne elementy symetrii). Problem fazowy. Funkcja Pattersona i metody bezpośrednie.

1. T. Penkala, Zarys Krystalografii, PWN Warszawa, 1977,

2. Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, Krystalografia, PWN, 1996,

3. Z. Bojarski [et al.]. Krystalografia: podręcznik wspomagany komputerowo Wydaw. Naukowe PWN, 2001,

4. Z. Trzaska-Durski, H. Trzaska-Durska, Podstawy Krystalografii Strukturalnej i Rentgenowskiej, PWN, 1994

W1: zna pojęcia pozwalające określać symetrię cząsteczki oraz układu

krystalograficznego i wykorzystać ją do uzyskania informacji o

badanej substancji, K_W07

U1: potrafi korzystać z rozszerzonej wiedzy z podstawowych działów chemii oraz twórczo wykorzystać ją w zakresie swojej specjalności, K_U01

U2: rozpoznaje symetrię cząsteczek, sieci krystalicznej, potrafi zastosować techniki eksperymentalne do identyfikacji substancji i wyznaczenia parametrów sieci krystalicznej, K_U09

K1: zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego uczenia się przez całe życie; potrafi samodzielnie podjąć działania w celu poszerzania i pogłębiania wiedzy chemicznej, K_K01

K2: potrafi współdziałać w zespole (przyjmując w nim różne role) i kreatywnie rozwiązywać problemy dotyczące badań naukowych w tym analizy strukturalnej syntezy chemicznej, K_K02

Zaliczenie laboratorium na podstawie obecności, krótkich sprawdzianów – W07, U01, U09 i ocena studenta w czasie zajęć – K01 i K02.

Egzamin pisemny oceniany w procentach. Blok przedmiotowy oceniany według algorytmu 80% oceny egzaminu + 20% oceny z ćwiczeń - W07, U01, U09.

Zagadnienia na egzamin:

1. Budowa sieci krystalicznej, układy krystalograficzne, operacje symetrii i operatory macierzowe, grupy translacyjne Bravais, grupy punktowe i przestrzenne, punkty równoważne symetrycznie.

2. Generowanie promieniowania rentgenowskiego, jego oddziaływanie z materią, dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego na kryształach – równanie Bragga i równanie Lauego.

3. Metoda Debye’a Scherrera Hulla, metoda Lauego, metoda obracanego kryształu. Identyfikacja substancji, wskaźnikowanie refleksów.

4. Atomowe czynniki rozpraszania i ich zależność od kąta wzmocnienia i czynnika temperaturowego. Wygaszenia systematyczne. Prawo Friedla, grupy dyfrakcyjne Lauego, określenie symetrii kryształu.

5. Problem fazowy, cięcia Harkera, metody bezpośrednie, funkcja Pattersona.

nie dotyczy