Программа к экзамену по кристаллохимии (1157923)
Текст из файла
Программа к экзамену по кристаллохимии1. Операции и элементы симметрии. Взаимодействие операций. Тождественноепреобразование. Собственные и несобственные вращения, хиральные фигуры. Группаопераций симметрии, порядок группы, подгруппа. Геометрические образы несобственныхвращений в системах Шенфлиса и Германа-Могена, взаимосвязь порядков зеркальноповоротных и инверсионных осей. Категории симметрии и семейства точечных групп поШенфлису и Герману-Могену. Точечные группы геометрических фигур и молекул.Симметрия правильных многогранников (платоновых тел).
Орбита точечной группы,кратность орбиты и локальная симметрия ее точек. Симметрически независимая областьфигуры. Предельные группы бесконечного порядка (группы Кюри).2. Трансляционная симметрия и кристаллическая решетка, параметры элементарнойячейки.
Кристаллографические и некристаллографические закрытые элементы симметрии.Сингонии, голоэдрические группы, 32 кристалографические точечные группы(кристаллографические классы), 11 центросимметричных кристалографических точечныхгрупп (классы Лауэ). Связь кристаллографического класса с физическими свойствами напримере полярных и хиральных кристаллов. Примитивные и центрированные решетки;классы Браве и решетки Браве. Фракционные координаты точки в элементарной ячейке.Индексы кристаллографических направлений и кристаллографических плоскостей врешетке.3.
Открытые кристаллографические элементы симметрии (плоскости скользящегоотражения a, b, c, n, d и e, винтовые оси 21, 31, 32, 41, 42, 43, 61, 62, 63, 64, 65), их обозначенияпо Герману-Могену и действие. Оси, входящие в состав осей 4k и 6k; энантиоморфныевинтовые оси. Взаимодействие открытых и закрытых элементов между собой; ихвзаимодействие с перпендикулярными и наклонными трансляциями.4. Пространственные группы, их символы по Герману-Могену, связь скристаллографическим классом.
Симморфные и несимморфные группы. Системыэквивалентных позиций (орбиты) пространственных групп, кратность общей позиции.Графики простейших групп низших и средних сингоний: (P1, P1, P2, P21, C2, Pm, Pc, Cm,Cc, P2/m, P2/c, P21/m, P21/c, C2/m, P222, Pmm2, Pmmm, P4, I4, P41, P42, P4, P3, P31, P3,P6, P6, P61, P62, P63).
Вывод графиков пространственных групп, принадлежащих ккристаллографическому классу 2/m (P и C-решетки), из правил взаимодействия элементовсимметрии. Интернациональные таблицы и содержащаяся в них информация опространственных группах.5. Принцип работы и спектр рентгеновской трубки. Тормозное излучение ихарактеристические линии. Синхротронное излучение, выработка рентгеновского СИ вускорителе электронов (накопительном кольце). Дифракция рентгеновского излучения накристалле.
Формула Брегга, кристаллы-монохроматоры. Блок-схема рентгеновскогодифрактометра. Мозаичное строение реального кристалла, зависимость полуширинырефлекса от размера области когерентного рассеяния, формула Шерера.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. Порошковыедифрактограммы в рентгенофазовом анализе, относительные интенсивности рефлексов,корундовое число. Банк порошковых данных ICDD и содержащаяся в нем информация.7. Атомный фактор рассеяния.
Интегральные интенсивности рефлексов и комплексныеструктурные амплитуды Fhkl. Понятие о проблеме фаз и методах расшифровкикристаллическихструктур.Основныеэтапырентгеноструктурногоанализамонокристаллов (РСА). Параметры тепловых колебаний, R-фактор и интервал егозначений для надежно установленных структур. Представление данных РСА вхимических статьях. Современная форма представления кристаллической структуры:crystal information file *.cif. Банки структурных данных (ICSD, CSD, PDB): поиск иобработка содержащейся в них структурной информации. Программы визуализациикристаллических структур Diamond и Mercury, их возможности.8.
Межатомные взаимодействия в кристаллических металлах, зависимость физическихсвойств металлов от их строения и межатомного связывания. Структуры металлов:плотные и плотнейшие шаровые упаковки (ПК, ПГ, ОЦК, ГПУ, ГЦК) с примерамиметаллов; виды и размеры пустот в этих упаковках.
Металлические радиусы.Полиморфизм и изоморфизм в металлах, многослойные шаровые упаковки (La, Sm).Искажения плотнейших упаковок в структурах Zn, Cd, In и Hg. Твердые растворызамещения и внедрения. Простейший интерметаллид Cu3Au, фазовый переход «порядок –беспорядок».9. Принципы строения простых веществ – неметаллов: ковалентные и ван-дер-ваальсовывзаимодействия, мотивы расположения атомов в кристалле (островной, цепочечный,трубчатый, слоистый, каркасный). Ковалентные и ван-дер-ваальсовы радиусы.Аллотропия, полиморфизм и изоморфизм, политипы в неметаллах.
Особенности строенияпростых веществ для элементов, примыкающих к неметаллам в Периодической системе(B, Ga, Al, Pb, Bi, Po). Структуры алмаза, лонсдейлита, и графита, Si, Ge, иSn, I2, кристаллических инертных газов. Ротационные фазы Н2 и N2.
Мотивы изатомов и расположение молекул в кристаллах фуллерена С60, N2, белого и черногофосфора, желтого и серого As, ромбической и моноклинной серы S8, других модификацийSn (ромбоэдрической серы), красного и серого селена. Принципы строения нанотрубокуглерода, красного фосфора, пластической и волокнистой серы. Относительные значениядлин связей и невалентных контактов в простых веществах подгрупп P, S и Cl.10.
Бинарные соединения, построенные по принципу плотной упаковки анионов скатионами в пустотах. Ионные кристаллохимические радиусы. Простейшие структурныетипы АХ и АХ2: CsCl, NaCl, ZnS (сфалерит, вюрцит), NiAs, флюорит и антифлюорит,рутил, двухслойный и четырехслойный политипы CdI2, CdCl2 и Cs2O. «Корундовый»мотив из катионов и упаковка анионов в Al2 O3 и FeCl3. Примеры соединений указанныхтипов.
Антикорундовый мотив заполнения пустот катионами (AlF3). Принцип строенияM3C60 (M = K, Rb, Cs, Tl). Корреляции свойств бинарных соединений со структурой исоотношением радиусов ионов. Изоморфное замещение катионов в кристаллах, рубин.11. Отклонения от плотной упаковки вследствие ковалентного связывания в структурахMoS2, Cu2O, PtS. Полиморфные модификации BN, H2O (лед Ih и лед Ic), SiO2 (кварц,тридимит, кристобалит, стишовит).
Строение клатратов и кристаллогидратов.Гидратные клетки в HPF6·6H2O и клатрате А2А'6·(Н2О)46. Принципы построения тройныхсоединений: сверхструктура в «бинарных» структурных типах (MgO (тип NaCl)→LiCoO2,ZnS сфалерит→CuFeS2 халькопирит, корунд Al2O3 – ильменит FeTiO3), заполнениеразных пустот разными катионами (шпинели AB2O4), заполнение пустот в смешаннойкатион-анионной плотной упаковке (перовскиты ABO3).
Строение BaTiO3, ReO3, NaxWO3 ;переход кубического BaTiO3 в сегнетоэлектрическую фазу. Принципы строениянормальных (MgAl2O4) и обращенных («инвертированных», Fe3O4) шпинелей АВ2О4.12. Характерные координационные полиэдры (к.ч. 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12) в координационныхсоединениях. Мостиковая функция лигандов, координационные полиэдры с общимивершинами. Структурные мотивы из ковалентно связанных атомов (островной,цепочечный, ленточный, слоистый, каркасный) в бинарных соединениях. Строение BeCl2,PdCl2, CuCl2, HgS (киноварь и метациннабарит).
Бинарные фазы с полианионами: CaC2,FeS2 пирит, MgB2. Связи металл-металл и кластеры металлов в бинарных производныхнизших степеней окисления, фрагменты M6(3-X)8 и M6(2-X)12 (октаэдры М6 смостиковыми лигандами над гранями и над ребрами).13. Строение анионов, прочность связывания и свойства солей кислородных кислот врядах нитраты − карбонаты − бораты и перхлораты − сульфаты − фосфаты − силикаты.Склонность к образованию олигомерных и полимерных анионов в этих семействах.Описание структур KClO4, K2PtCl6, CaCO3 (кальцит, арагонит) по аналогии с простымиструктурными типами.
Примеры орто-силикатов и орто-алюминатов: циркон ZrSiO4,гранаты АII3ВIII2(SiO4)3 (Ca3Al2(SiO4)3 – гроссуляр, Mg3Al2(SiO4)3 – пироп), Y3Al5O12(YAG). Анионные циклы, цепи, ленты, слои и каркасы из тетраэдрических фрагментовЭО4 с общими вершинами. Метагерманатная и пироксеновая цепочки, амфиболовая лентаи гексагональный слой в силикатах и алюмосиликатах: строение полианиона и состав егоэлементарного звена. Принципы строения цеолитов, «содалитовый фонарь» в содалитеNa8[Si6 Al6O24]Cl2 и гидросодалите Na8[Si6 Al6O24](OH)2.14. Стандартные длины одинарных и кратных связей С–С.
Ковалентные и ван-дерваальсовы радиусы основных элементов–органогенов: С, Н, О, N, F, Cl, Br. Метод атоматомных потенциалов. Принцип плотной упаковки молекул в органическойкристаллохимии, коэффициент упаковки, молекулярное координационное число.«Уплотняющие»и«разрыхляющие»элементысимметрии,преобладающиепространственные группы молекулярных кристаллов. Пространственные группыоптических изомеров и рацематов. Мотивы расположения молекул в кристаллическихструктурах метана, адамантана, н-алканов, бензола, нафталина, ферроцена.
Твердыерастворы замещения и внедрения, смешанные кристаллы, полиморфизм органическихсоединений. Паркетный мотив и стопки в расположении уплощенных 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-связанныхмолекул. Органические мезофазы: ротационные фазы (метан, высшие н-алканы) и жидкиекристаллы (нематики, смектики, холестерики).Литература1. П.М.Зоркий, Симметрия молекул и кристаллических структур, МГУ, 1986.1а.
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}
