Uniwersytet Warszawski - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Zaawansowane metody badań minerałów i skał

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1300-OMBMSW Kod Erasmus / ISCED: 07.304 / (0532) Nauki o ziemi
Nazwa przedmiotu: Zaawansowane metody badań minerałów i skał
Jednostka: Wydział Geologii
Grupy: Przedmiot obowiązkowy na I roku na stud. II st. GE na spec. Gmpgz spec. geochem. miner. i petrol.
Przedmiot obowiązkowy na I roku na stud. II st. GE na spec. Gmpgz spec. geol. złożowa i gospod.
Przedmiot obowiązkowy na II semestrze I roku na stud. II st. GEP na spec. Gmpgz
Punkty ECTS i inne: 2.00
Język prowadzenia: polski
Rodzaj przedmiotu:

obowiązkowe

Założenia (opisowo):

Ze względu na charakter przedmiotu (zrozumienie podstaw fizykochemicznych metod badawczych oraz rodzaj badanych substancji) zalecane jest posiadanie zarówno podstaw z chemii nieorganicznej i fizyki, jak również odbycie w zakresie oferowanym na studiach I stopnia kursu mineralogii, petrologii oraz metod badań minerałów i skał.

Skrócony opis:

Omawiane są zaawansowane metody badań instrumentalnych (z wyłączeniem metod dyfrakcji rentgenowskiej) stosowanych w szeroko rozumianych naukach mineralogicznych do analizy nieorganicznych materiałów pochodzenia naturalnego. Prezentowane są podstawy teoretyczne metod, budowa aparatury analitycznej, preparatyka i praktyka analityczna oraz zasady interpretacji otrzymanych danych.

Pełny opis:

Na zajęciach prezentowane są zaawansowane metody badań instrumentalnych wykorzystywanych w szeroko rozumianych naukach mineralogicznych do analizy nieorganicznych materiałów pochodzenia naturalnego. Dobór metod jest związany zarówno z powszechnością wykorzystywania określonej techniki analitycznej, a także jej dostępnością w wiodących uniwersyteckich i badawczych ośrodkach geologicznych w Polsce.

Zajęcia zapoznają studenta z następującymi technikami badawczymi (wymienione poniżej techniki badawcze nie obejmują metod dyfrakcji rentgenowskiej; są one realizowane w przedmiocie „Krystalochemia i rentgenografia”):

1) transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM)

a. budowa i typy mikroskopów elektronowych, tryby pracy

b. preparatyka mikroskopowa; diplowanie, ścienianie jonowe, metoda FIB (focused ion beam)

c. oddziaływanie wiązki elektronów z materią i wykorzystanie analityczne powstających typów promieniowania

d. tworzenie obrazów transmisyjnych

e. dyfrakcja elektronów, metoda ograniczonego pola (SAED)

f. zastosowania analityczne transmisyjnych mikroskopów elektronowych, metoda EELS.

g. mikroskopia transmisyjna wysokiej rozdzielczości (HRTEM)

– komputerowa symulacja działania SEM i TEM oraz odpowiednich obrazów

– zastosowania HRTEM w naukach geologicznych

2) analiza składu chemicznego minerałów w mikroobszarze (mikroanalizator rentgenowski, EMPA)

a. podstawy teoretyczne powstawania charakterystycznych widm rentgenowskich pod wpływem wiązki elektronów

b. budowa aparatu Cameca SX100

c. system dyspersji długości fali (WDS) i dyspersji energii (EDS): zastosowanie, typy detektorów, porównanie systemów.

d. zalety i ograniczenia metody

3) emisyjna i absorpcyjna spektrometria atomowa:

a. oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z materią, podział metod spektroskopowych

b. absorpcja i emisja promieniowania elektromagnetycznego

c. budowa spektrometrów, źródła wzbudzenia, monochromatory i rodzaje atomizerów

d. spektrometria emisyjna w zakresie UV-Vis: fotometria płomieniowa, spektrografia, plazmowa emisyjna spektrometria atomowa – ICP-AES i ICP-MS

e. spektrometria absorpcyjna z atomizacją płomienową, elektrotermiczną, wodorkową i zimnych par

f. spektrometria absorpcyjna z ablacją laserową (LA-ICP-MS)

g. zalety i wady metod analitycznych oraz wykorzystanie w badaniach geologicznych.

4) spektroskopia w podczerwieni (IR i FT-IR)

a. charakterystyka promieniowania podczerwonego i jego oddziaływanie z molekułami

b.reguły wyboru i rodzaje drgań cząsteczkowych

c. budowa klasycznego spektrometru w podczerwieni oraz spektrometru z transformacją Fouriera (FTIR)

d. techniki pomiarowe stosowane w badaniach w podczerwieni

e. charakterystyka widm podstawowych grup funkcyjnych i wybranych grup minerałów

f. wykorzystanie metody w naukach mineralogicznych

5) spektroskopia Ramana

a. podstawy teoretyczne rozpraszania w ujęciu klasycznymi i kwantowo-mechanicznym

b. spektrometr ramanowski: źródła wzbudzenia, monochromatory, detektory

c. technika pomiarów widm Ramana

d. widma wybranych grup minerałów i grup funkcyjnych

e. zastosowanie widm ramanowskich w badaniach mineralogicznych.

6) katodoluminescencja (CL)

a. zjawisko luminescencji, model pasm przewodnictwa i przejść interkombinacyjnych, teoria pola krystalicznego

b. aparatura do obserwacji zjawisk katodoluminescencyjnych, detekcja emisji CL

c. minerały wykazujące luminescencję, preparatyka

d. przykłady naukowego i przemysłowego wykorzystania metod katodoluminescencyjnych

7) metody badań inkluzji fluidalnych w minerałach (FI)

a. powstawanie i typy inkluzji fluidalnych w kryształach

b. rozpoznawanie warunków i środowisk krystalizacji minerałów na podstawie inkluzji

c.zastosowanie badań inkluzji do poszukiwań złóż surowców użytecznych.

W trakcie wykładów studenci zapoznają się podstawami fizykochemicznymi metod, schematami i budową aparatury analitycznej, zaś w części ćwiczeniowej zaznajamiają się z urządzeniami badawczymi, praktyką i tokiem analitycznym, sposobami i technikami przygotowywania preparatów. Ważną części pracy ćwiczeniowej jest poznanie najważniejszych sposobów prezentacji i interpretacji otrzymanych danych, a także omówienie wad i zalet metody oraz źródeł błędów w oznaczeniach.

Literatura:

Bolewski, A., Kubisz, J., Manecki, A., Żabiński, W. Mineralogia ogólna. Wydawnictwa Geologiczne; Warszawa.

Fluid inclusions. Reviews in Mineralogy, vol. 12, Mineralogical Society of America.

Geochemistry and Mineralogy of Rare Earth Elements. Reviews in Mineralogy, vol. 21, Mineralogical Society of America.

Kęcki Z. Podstawy spektroskopii molekularnej. PWN

Metody badań minerałów i skał. Praca zbiorowa. Wydawnictwa Geologiczne.

Minerals and reactions at the atomic scale: transmission electron microscopy. Reviews in Mineralogy vol. 27

Nicol, A.W. Physicochemical methods of mineral analysis. Plenum Press.

Pagel M., Barbin V., Blanc P., Ohnenstetter D. Cathodoluminescence in geosciences. Springer. Berlin-Heidenberg-New York.

Spectroscopic methods in mineralogy and geology. Reviews in Mineralogy vol. 18. Mineralogical Society of America

Spectroscopic methods in mineralogy. EMU Notes in Mineralogy vol. 6. European Mineralogical Union

Szczepaniak W. Metody instrumentalne w analizie chemicznej. PWN.

Efekty uczenia się:

Po ukończeniu wykładu student:

1. zna zjawiska fizykochemiczne będące u podstaw 7 poznanych metod badawczych

2. zna budowę, zasady działania i możliwości analityczne aparatury badawczej

3. jest zapoznany z podstawowymi technikami preparacyjnymi poznanych metod instrumentalnych

4. zna zalety i wady poszczególnych metod instrumentalnych oraz wyjaśnia możliwe źródła błędów analitycznych

5. w oparciu o zdobytą wiedzę potrafi samodzielnie zaplanować optymalny tok analityczny dla oznaczeń składu pierwiastkowego i fazowego materiałów nieorganicznych (skały, minerały, surowce mineralne i ceramiczne, itp.)

6. potrafi dobrać metody instrumentalne i przygotować próbki do badań związanych z realizacją pracy dyplomowej z zakresu geochemii, mineralogii, petrologii i geologii złóż

7. jest przygotowany do współpracy z personelem technicznym lub do samodzielnej obsługi poznanych urządzeń badawczych

8. potrafi samodzielnie opracować i analizować otrzymane wyniki oraz zaproponować ich interpretację

Metody i kryteria oceniania:

Egzamin pisemny na zakończenie semestru zawierający pytania otwarte z każdego omawianego działu; czas pisania 90 minut;

W ROKU AKAD. 2019/2020, ZE WZGLĘDU NA COVID-19 KRYTERIA OCENIANIA I ZALICZANIA USTALA PROWADZĄCY ZAJ ĘCIA. PODAJE JE DO WIADOMOŚCI STUDENTÓW NA MIN. 10 DNI PRZED TERMINEM ZALICZENIA.

Praktyki zawodowe:

brak

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2019/20" (w trakcie)

Okres: 2020-02-17 - 2020-08-02
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Wykład, 30 godzin, 6 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Sławomir Ilnicki
Prowadzący grup: Sławomir Ilnicki, Andrzej Kozłowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski.