Krystalografia A

obowiązkowe

Zapoznanie studentów z podstawami opisu obiektów chemicznych oraz kryształów przy pomocy właściwości symetrii jak również technikami, możliwościami oraz problemami współczesnej krystalografii, co umożliwi korzystanie z bogatej literatury dotyczącej struktur cząsteczek wyznaczonych metodami dyfraktometrii rentgenowskiej oraz da podstawę do posługiwania się technikami dyfrakcyjnymi w celu rozwiązywania ważnych problemów analitycznych, identyfikacyjnych oraz strukturalnych.

Wykład obejmuje następujące zagadnienia: Definicja i podział krystalografii. Definicja kryształu, cechy stanu krystalicznego. Podstawowe elementy opisu kryształów: węzeł, prosta sieciowa, płaszczyzna sieciowa, komórka elementarna, sieć przestrzenna, układy krystalograficzne, typy komórek Bravais, wskaźniki Millera. Właściwości symetrii brył, komórek elementarnych i sieci przestrzennych. Projekcja sferyczna i stereograficzna. Operacje symetrii. Symetria punktowa, translacyjna, złożone elementy symetrii, współistnienie elementów symetrii. Grupy punktowe i grupy przestrzenne - klasyfikacja Hermanna-Mauguin oraz Schönfliesa. Struktury gęstego i najgęstszego upakowania, sieć odwrotna, definicja i własności, konstrukcja Ewalda. Otrzymywanie i właściwości promieniowania rentgenowskiego. Lauego i Bragga teorie ugięcia wiązki promieniowania rentgenowskiego na kryształach. Podstawowe metody krystalografii rentgenowskiej. Symetria obrazu dyfrakcyjnego kryształu. Intensywności refleksów jako źródło informacji o rozmieszczeniu atomów i/lub jonów w komórce elementarnej. Problem fazowy w rentgenografii strukturalnej oraz przedstawienie zasadniczych idei metod pozwalających na wyznaczenie struktury komórki elementarnej. Metody proszkowe. Porównanie rentgenografii, elektronografii oraz neutronografii. Kryształy idealne i rzeczywiste. Teorie wzrostu kryształów i metody hodowania kryształów. Klasyfikacja struktur krystalicznych, charakterystyka właściwych dla nich oddziaływań. Elementy krystalofizyki: kierunkowy charakter niektórych właściwości fizycznych kryształów. Interpretacja wyników rentgenowskiej analizy strukturalnej, strukturalne bazy danych.

1. Z. Trzaska Durski, H. Trzaska Durska, Podstawy krystalografii strukturalnej i rentgenowskiej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1994.

2. Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, Krystalografia. Podręcznik wspomagany komputerowo, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1996, 2001, 2007.

3. Z. Trzaska Durski, H. Trzaska Durska, Podstawy krystalografii, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003.

4. P. Luger, Rentgenografia strukturalna monokryształów, PWN, Warszawa 1989.

5. M. van Meerssche i J. Feneau-Dupont, Krystalografia i chemia strukturalna, PWN, Warszawa 1984.

6. P. Luger, Modern X-ray Analysis on Single Crystals, Walter de Gruyter and Co., Berlin 1980.

7. C. Giacovazzo, H. Z. Monaco, D. Biterbo, F. Scordari, G. Gilli, G. Zanotti, M. Catti, Fundamentals of Crystallography, IUCR, Oxford University Press, 2000.

Po ukończeniu przedmiotu student:

Zna i rozumie podstawy krystalografii w zakresie opisu symetrii i budowy sieci krystalicznych, oraz w zakresie badań rentgenograficznych kryształów i rentgenograficznego wyznaczania struktury geometrycznej molekuł.

Zna podstawowe aspekty budowy i działania nowoczesnej aparatury pomiarowej wspomagającej badania naukowe w chemii.

Potrafi wykorzystać metody rentgenograficzne do analizy struktury kryształów i molekuł w fazie krystalicznej.

Potrafi w sposób precyzyjny i spójny wypowiadać się w mowie i piśmie na tematy dotyczące problemów chemicznych.

Posiada zaawansowaną wiedzę i umiejętności pozwalające na korzystanie z literatury fachowej, baz danych oraz innych źródeł informacji, oraz umiejętność oceny rzetelności pozyskanych informacji.

Potrafi posługiwać się językiem angielskim w stopniu niezbędnym do korzystania z podstawowej literatury fachowej w zakresu chemii i nauk pokrewnych.

Zna język angielski w stopniu niezbędnym do posługiwania się podstawową literaturą fachową w zakresie chemii i nauk pokrewnych (na poziomie B2+).

Ma przekonanie o wadze zachowania się w sposób profesjonalny, przestrzega zasad etyki zawodowej.

Potrafi samodzielnie zdobywać wiedzę i rozwijać swoje profesjonalne umiejętności korzystając z różnych źródeł (pisanych i elektronicznych), w tym także obcojęzycznych. Rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się.

Zna zakres posiadanej przez siebie wiedzy i posiadanych umiejętności, rozumie potrzebę podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych.

Potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny i przedsiębiorczy.

Posiada dobrą orientację w aktualnych kierunkach rozwoju chemii i najnowszych odkryciach naukowych w danej specjalizacji chemicznej.

Wymagania do egzaminu:

- projekcja sferyczna, i stereograficzna, układy krystalograficzne, typy komórek Bravais

- symetria punktowa, operacje i elementy symetrii, współistnienie elementów symetrii

- złożone elementy symetrii, sieci przestrzenne, obiekty geometryczne w sieciach przestrzennych (węzły, proste i płaszczyzny)

- grupy punktowe i przestrzenne

- definicja wskaźników Millera

- podstawy teorii dyfrakcji

- Promieniowanie rentgenowskie, zjawisko dyfrakcji, sieć odwrotna. Symetria obrazu dyfrakcyjnego kryształu. Intensywności refleksów jako źródło informacji o rozmieszczeniu atomów i/lub jonów w komórce elementarnej.

- Problem fazowy w rentgenografii strukturalnej oraz przedstawienie zasadniczych idei metod pozwalających na wyznaczenie struktury komórki elementarnej.

- Metody proszkowe

- Inne techniki umożliwiające określenie struktury układu: elektronografia, neutronografia

- Kierunkowy charakter niektórych właściwości fizycznych kryształów.

- Klasyfikacja struktur krystalicznych (kryształy jonowe, kowalencyjne, metaliczne, molekularne) i charakterystyka właściwych dla nich oddziaływań.

- Kryształy idealne i rzeczywiste. Teorie wzrostu kryształów i metody hodowania kryształów.

- Znaczenie krystalografii dla chemika

Nie dotyczy