лекция-1 (1157677)
Текст из файла
Кристаллохимияи структурная химияКурс лекций для студентов ФНМ МГУЮ.Л.СловохотовКристаллы – это бесконечные периодическиеструктуры, составленные из атомовОни могут быть одномерными (цепочки),двумерными (слои, пленки) и трехмерными(то, что обычно и называют кристаллами)Кристаллохимия – наука об атомномстроении кристаллов и его влияниина физико-химические свойствакристаллических веществКакими бывают кристаллыПриродный кварц (a-SiO2)Монокристалл на стеклянномволокне (размеры 0.1 – 0.3 мм);обозначены индексы гранейS.Lindeman, Marquette University, USAИнсулинПримеры кристаллических структурM’+M2+(BH4)3CH3NH3+F– (18-краун-6)·6Н2ОВажнейшие банки дифракционных данныхInorganic Crystal Structure Database (ICSD): около 140000 структурнеорганических соединений (кроме металлов и сплавов)Составитель: Fachinformationszentrum (FIZ) Karlsruhe www.fiz-karlsruhe.deCаmbridge Structural Database (CSD): более 500000 стр-р органических,элементоорганических и координационных соединений.
Составитель:Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC) www.ccdc.cam.ac.ukПредставитель в РФ: Центр рентгеноструктурных исследований ИНЭОС РАН,чл.корр. М.Ю.Антипин; star@xray.ineos.ac.ruPowder Diffraction File (PDF-2, PDF-4+): более 600000 порошковыхдифрактограмм (~100000 экспериментальных и >500000 расчетных).Составитель: International Centre for Diffraction Data (ICDD) www.icdd.comСо-председатель ICDD в РФ: д.х.н., проф. Е.В.Антипов, лабораториянеорганической кристаллохимии химфака МГУ, http://www.icr.chem.msu.ru/Protein Data Bank (PDB): ~60000 кристаллических структур белков,нуклеиновых кислот (~1200) и комплексов НК-белок (~ 2500 )Составитель: Research Collaboratory for Structural Bioinformatics (RCSB), СШАhttp://www.rcsb.org/pdb/Cаmbridge Structural Database (CSD),или Кембриджский банк структурных данных (КБСД)основан в 1965 г.Годкол-во стр-р19709000(2 Мб)198319902001200950000 100000 250000 500000(171 Мб/год)Рост числа структур в CSDБАЗОВЫЙ КУРС КРИСТАЛЛОХИМИИкристаллографияФизическаякристаллография(кристаллофизика)наноматериалыСупрамолекулярнаякристаллохимияхимияИ так далееГеометрическая кристаллографияФТТДифракционные методыЧто дает курс кристаллохимии:1.
«пространственное мышление»,2. математический аппарат (решетки, группы, тензоры),3. важнейшие методы структурного исследования,4. принципы строения конденсированных фаз,5. основные типы кристаллических структур,6. направления развития современнойкристаллографииЧто нравитсякристаллографам:например, рисункиЭшераКристаллы 1,1-дициано-4-(4-диметиламинофенил)1,3-бутадиена под микроскопомМозаичное строение кристалла: доменысредние размеры: ~100-1000 нмграницы доменов: сетка дислокаций«Притяжение» дефектов в кристаллеэнергия8E04E07E0Дефекты и дислокации в модельном кристаллеБ.К.Вайнштейн, «Современная кристаллография», т.1, стр. 15Дислокации и домены в стальной пластинкеБ.К.Вайнштейн, «Современная кристаллография», т.1, стр. 14домены разориентированыотносительно соседних доменоввнутренность домена:почти идеальный кристаллИдеальный кристалл –это бесконечная периодическая структура,т.е.
«фигура», составленная из атомовКак любая геометрическая фигура,кристалл обладает симметриейПо сравнению с молекулами,у кристаллов очень высокая симметрияСимметрией определяютсяочень многие свойства кристалловИдеальный кристалл –это дифракционная решетка,составленная из атомов, с кратчайшимпериодом ≥ 0.2 – 0.3 нм ( 2 – 3 Ǻ)Атомное строение кристаллов(кристаллические структуры)можно исследовать по картине рассеянияизлучения с длиной волны ~ 0.1нм (1Ǻ):пучка фотонов, нейтронов или электроновФНМ МГУ, весна 2013 г.Об истории кристаллографииВозникновение кристаллографии как наукиИоганн Кеплер, 1611 г:Strena seu de niva sexangulaНовогодний подарок, илио шестиугольной снежинкеСтенон, 1669 г.: закон постоянства углов междусоответственными гранями кристалла (для кварца и гематита)Бартолин, 1670 г.: то же для кальцита;двулучепреломление света в кристалле CaCO3Исаак Ньютон, 1675 г., «Оптика»«...
при образовании кристалла частицы не только установилисьв строй и ряды, но и повернули свои одинаковые стороныв одинаковом направлении.»Христиан Гюйгенс, 1690, «Трактат о свете»Двулучепреломление в кальците: решетка из эллипсоидовНиколай Стенон (Нильс Стенсен) «О твердых телах, природою внутридругих твердых тел заключенных»: рост кристаллов из жидкостейЭразм Бартолин: разбиение кристаллов кальцита на ромбоэдры«Работы Бартолина были встречены с полным недоверием. АнглийскоеКоролевское общество даже назначило специальную комиссию из видныхученых... : Ньютона, Бойля, Гука и др. Эта авторитетная комиссия призналаоткрытые Бартолином явления случайными, а законы несуществующими»(А.В.Шубников, «У истоков кристаллографии», М., 1972 )М.В.Ломоносов, 1748 г.
«О рождении и природе селитры»:рост кристалла, плотнейшая упаковка корпускул, постоянство углов«Таковые рассуждения весьма вредны приращению всех наук... хотя онымумникам и легко быть философами, выучась наизусть три слова: бог таксотворил, и сие дая в ответ вместо всех причин»(М.В.Ломоносов, «О слоях земных», 1763)Роме де л’Иль, 1772, «Кристаллография»: описание геометрииприродных кристаллов, закон постоянства углов1-е издание: 110 кристаллических веществ2-е издание (1783 г.): 500 кристаллических веществКаранжо, 1770-е, первый прикладной гониометрГаюи (Hauy), 1784: кристалл построен из многогранных moleculesintegrantes, которые сами состоят из molecules sousractives1801: закон рациональных индексов граней кристалла (целых чисел)Расположение всех граней кристалла можно задатьфиксированными целыми числами, если направитьоси координат по трем его непараллельным ребрамДжон Дальтон, 1808 г.: закон целых чисел дляэлементного состава химических соединенийУильям Волластон (1766-1828): кристалл из шаровых атомовобнаружение УФ-области спектра (1801),открытие палладия (1803) и родия (1804),кратные соотношения элементов в нек-рых кислотах (1803),отражательный гониометр (1809) и рефрактометр«Об элементарных частицах некоторых кристаллов» (1813)Вейс, 1804-15: оси симметрии кристалла; 6 сингонийL.A.Seeber, Ann.
der Physik, 16, 229 (1824), термическое расширениеи упругость кристаллов: структура из атомов (молекул), баланс силотталкивания и притяжения1830, Гессель: первый вывод 32 кристаллографических группНейман, 1833: связь симметрии с физич. свойствами кристалла1848, Огюст Браве: вывод 14 трехмерных трансляционных решеток1867, А.В. Гадолин (1828-1892): 32 кристаллографические группы«Вывод всех кристаллических сингоний и их подразделенийиз одного принципа»Евграф Степанович Федоров (1853-1919):двухкружный (теодолитный) гониометр - 1889 г.“Симметрия правильных систем фигур” - 1890 г.23j14схема оптического гониометра:1 – источник света,2 – лимбы3 – монокристалл4 – зрительная труба1848, Луи Пастер (1822 – 1895) энантиоморфные кристаллы,разделение d- и l-винной кислоты, вращение плоскостиполяризации света1868-69, Жордан, «Мемуар о группах движений» - 174 группы1879, Леонард Зонке, «Развитие теории кристаллическойструктуры» − 65 пространственных групп кристаллов1891, Артур Шенфлис (1853 – 1928): «Кристаллографическиесистемы и кристаллографические структуры», вывод 230пространственных группВ.Барлоу: 1894 – новый вывод 230 пространственных групп,1897-98 – плотнейшие упаковки шаров, типы NaCl, CsCl, ZnSГеоргий Викторович Вульф(1863-1925)Координатная сетка длястереографической проекции(сетка Вульфа)1913 г: независимый вывод формулыБрегга-Вульфа: 2dhklsinq = nl1895: Вильгельм Конрад Рентген,открытие Х-лучей1896, Вихерт и Стоукс:Х-лучи - очень короткиеэлектромагнитные волны1907, Вин: оценка длины волнырентгеновского излучения ~10-8 см1910, Лауэ: уравнения для “атомных”2D- и 3D-дифракционных решеток1912, Фридрих и Книппинг:первая дифрактограмма (CuSO4·5H2O)1913, В.Г.
и В.Л.Брегг: 2d sinq=nl,атомные структуры ZnS и NaClиз дифрактограммПервая рентгеновская установка (1912г.) и перваядифрактограмма кристалла медного купоросаТеоретическая кристаллография в ХХ веке30-е г.г. Ниггли (Цюрих), Делоне (Москва):геометрия кристаллического дисконтинуума,автоматическое индицирование дифрактограмм50-е г.г.
Шубников, группы антисимметрии,магнитные свойства кристалловС 60-х г.г.: группы цветной симметрии, кристаллография впространствах размерности выше 370-е г.г., Карл и Хауптман, автоматическая расшифровкакристаллических структур «прямыми методами»конец 70-х: четырехмерные группы гиперсимметрии,описание модулированных структур80-е : открытие и теоретическое описание квазикристалловПрактическая кристаллография в ХХ веке40-е и 50-е г.г. Гольдшмидт и Полинг: атомное строениекристаллов, координационные полиэдры, кристаллохимияЛайнус Полинг50-е–60-е г.г.: Китайгородский, атом-атомные потенциалы,расчеты строения молекулярных кристалловАлександр Исаакович Китайгородский1914 – 1985Кристаллография в ХХ веке, продолжение1935: C.Hermann (Ed.), Internationale Tabellen zur Bestimmungvon Kristallstrukturen – 1-е издание «Интернациональных таблиц»9-1.07.1946, Лондон: 1-й всемирный конгресс кристаллографов,возникновение International Union of Crystallographers (IUCr)апрель 1948: выход 1-го номера Acta Crystallographica40-е г.г.: появление первых компьютеров50-е г.г.: появление автоматических дифрактометров70-е г.г.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
