s
Доцент Морозов Михаил Владимирович: официальный сайт

Михаил Владимирович Морозов:
персональный сайт

А Г Д К Л М П Р С Т У Х Я

КРИСТАЛЛОХИМИЯ


Здесь размещаются лекции и методические материалы по кристаллохимии. Курс рассчитан на студентов, обучающихся по специальности "Прикладная геология" (бывшая "Прикладная минералогия, геохимия, петрология").

НОВЫЙ КУРС - 2012 год - на отдельных страницах!

ЛЕКЦИИ

Структура курса базируется на учебном пособии Владимира Витальевича Доливо-Добровольского:

Доливо-Добровольский В.В. Кристаллохимия. СПб.: СПГГИ, 1999. 118 с.

М. В. Морозов. Лекции в форме презентаций (версия 2011-осень):
ВНИМАНИЕ! Если Вы обнаружите в изложенных материалах ошибки, неточности или иные несоответствия, Ваши критические замечания будут с благодарностью приняты как средство улучшения лекций: docentmorozov@mail.ru
1. Предмет, задачи и история кристаллохимии. Пространственная решётка.
    Сжатые картинки (2011, pdf, 1,79M)
    Большие картинки (2012, html)
2. Элементы симметрии бесконечных фигур. Взаимодействие элементов симметрии. (pdf, 522k)
3. Пространственные группы симметрии. П. гр. ромбической сингонии. (pdf, 326k)
4. П. гр.: низшая категория (окончание), тетрагональная сингония. (pdf, 410k)
5. Пространственные группы тригональной и гексагональной сингоний. (pdf, 387k)
6. Правильные системы точек. (pdf, 472k)
7. Работа со структурными данными. Главные структурные типы (простые вещества). (pdf, 947k)
8. Главные структурные типы (соединения с формулой AX и AX2). (pdf, 1.22M)
9. Химическая связь в кристаллах. Геометрический мотив структуры. (pdf, 1.65M)
10. Кристаллохимические радиусы. Принцип плотнейшей упаковки. Изображения структур в виде полиэдров. Структуры ионных кристаллов. (pdf, 2.38M)
11. Правила Полинга. Структуры ковалентных кристаллов. Морфотропия. (pdf, 1.04M)
12. Энергия кристаллической структуры. Полиморфизм (ч. 1). (pdf, 700k)
13. Полиморфизм (ч. 2). (pdf, 1.01M)
14. Полиморфизм (ч. 3). Упорядочение в кристалле. (pdf, 961k)
15. Упорядочение vs полиморфизм. Политипия. Изоморфизм (ч.1). (pdf, 1.12M)
16. Изоморфизм (ч. 2). (pdf, 860k)
17. Структура кристаллов и их свойства. Кристаллохимия минералов. Генетическая и прикладная кристаллохимия. (pdf, 2.58M)

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

1. Домашная работа по построению модели структуры кристалла.

Методические указания:
М.В.Морозов, 2011. 3D-моделирование кристаллических форм и атомных структур.

Старая версия руководства по построению трехмерной модели кристалла.

ЗАЧ000Т)

Темы для зачета (выделены самые важные теоретические, темы для заданий с чертежами и структурами не выделены, т.к. понятны по формулировкам):

лекция 1
Что изучает наука кристаллохимия?
Каковы ее практические задачи?
Значение ее для геолого-минералогических наук?
Имена основоположников кристаллохимии
Что такое пространственная решётка, трансляции и базис? Разница понятий «решётка» и «структура».
Как выбирается элементарная ячейка?
Опишите типы трёхмерных пространственных решёток. Их обозначения.

лекция 2
Какие элементы симметрии имеются у бесконечных фигур? Какие из них отсутствуют у фигур конечных?
Названия и обозначения элементов симметрии, содержащих трансляции.
Продемонстрируйте на чертеже взаимодействия элементов симметрии (теоремы 1-6).

лекция 3
Как при взаимодействии элементов симметрии учитывать роль трансляционных компонентов, которые в них содержатся?
Что такое пространственные группы симметрии? Понятие аспекта п.гр. Связь обозначения пространственной и точечной группы в нотации Германа-Могена («международной»).
Принципы выбора осей и начала координат в ромбической сингонии.
Обозначения п.гр. ромбической сингонии. Построение чертежа. Чередование плоскостей разных типов. Диагональные трансляции.

лекция 4
Обозначение п. гр. триклинной и моноклинной сингонии.
Тетрагональная сингония: возможные элементарные ячейки и обозначение п.гр. «Размножение» осей 4-го порядка (теорема 7).
Роль объёмноцентрированной ячейки и плоскостей симметрии в тетрагональной сингонии.

лекция 5
Тригональная и гексагональная сингонии: возможные элементарные ячейки и обозначение п.гр. «Размножение» осей 3-го порядка (теорема 8).
Координатные и апофемальные направления. Роль ромбоэдрической ячейки. Размножение осей и плоскостей.
Обозначение пространственных групп кубической сингонии.

лекция 6
Правильные системы точек: общие и частные.
Характеристики ПСТ: кратность, формула размножения, симметрия позиции, число степене свободы. Примеры.

лекция 7
Число формульных единиц (Z): теория и экспериментальное определение.
«Рентгеновская» плотность.
Обозначение позиций по Вайкоффу.
Характеристики основных структурных типов: простые вещества.
Координационное число и координационный многогранник (полиэдр).

лекция 8
Характеристики основных структурных типов: вещества с формулами AX и AX2.
Родственные взаимоотношения между разными структурными типами.

лекция 9
Типы химической связи, их индивидуальные особенности, влияние на свойства минералов и примеры.
Электроотрицательность: смысл понятия, способы численного выражения, применение.
Эффективный заряд иона, валентное усилие.
Гомо- и гетеродесмические структуры. Геометрические способы оценки силы межатомной связи.
Типы геометрических мотивов структур кристаллов.

лекция 10
Кристаллохимические радиусы: разновидности, методы определения, закономерности в таблице Менделеева.
Плотнейшие упаковки: виды и их особенности, доля пустот, типы пустот и их удельное количество.
Примеры описания кристаллов в терминах п.у.
Метод полиэдров Полинга. Связь ионных радиусов с устойчивостью полиэдра.
Основной закон кристаллохимии по Гольдшмидту.

лекция 11
Правила Полинга. Их применение.
Структуры кристаллов с ковалентной связью. Правило Юм-Розери.
Морфотропия, примеры морфотропных переходов.

лекция 12
Энергия ионной связи.
Энергия кристаллической структуры. Постоянная Маделунга.
Расчет внутренней энергии ионного кристалла по Борну-Майеру, её проверка в цикле Борна-Габера.
Энергия кристаллов с разными типами химической связи.
Полиморфизм. Полиморфный переход. Фазовые диаграммы.

лекция 13
Термодинамика и кинетика полиморфных переходов. Направление процесса.
Правило фаз Гиббса для полиморфного перехода. Виды полиморфных переходов по диаграммам состояний.
Фазовые переходы I и II рода. Примеры.
Порядок и беспорядок в кристалле: ближний и дальний, измерение степени порядка.

лекция 14
Деформационные и реконструкционные полиморфные переходы.
Классификация типов структурных превращений. Примеры.
Полиморфы кремнезема: фазовая диаграмма.
Влияние PTX на полиморфизм. Изменение симметрии под воздействием температуры и давления. Примеры.
Виды упорядочения. Примеры.

лекция 15
Политипия: определение, примеры, обозначения.
Смешаннослойные структуры.
Изоморфизм: определение, примеры, обозначения. Связь с полиморфизмом и упорядочением.
Совершенный и несовершенный изоморфизм.
Изоморфизм и температура: изоморфная ёмкость, распад твёрдого раствора.
Физико-химические диаграммы разных видов изоморфизма.

лекция 16
Типы изоморфизма по характеру замещений атомов. Примеры.
Заселённость позиций, стехиометрия, вакансии, интерстиции.
Закономерности изоморфизма: корреляции, предел и полярность. Оценка совершенства изоморфизма по элементарной ячейке. Правило Вегарда.
Точечные дефекты.
Практическое значение изоморфизма.
Термодинамика изоморфизма.

лекция 17
Взаимосвязь структуры кристалла и его свойств: примеры для разных физических свойств.
Основные закономерности кристаллохимии главных классов минералов. Особенности кристаллохимии силикатов.
Направления генетической и прикладной кристаллохимии.

 

Энциклопедия
Найти