Трансляционная симметрия и кристаллическая решетка, типы решеток. Элементарная ячейка кристалла (параллелепипед повторяемости), параметры элементарной ячейки. Индексы направлений и плоскостей в решетке. Кристаллографические и некристаллографические операции симметрии. Взаимодействие закрытых элементов симметрии и трансляций, примеры. Сингонии кристаллов, их голоэдрические группы и параметры элементарной ячейки. Типы центрировки и решетки Браве. Кристаллографические точечные группы..
Открытые элементы симметрии (винтовые оси и плоскости скольжения), их обозначения по Герману-Могену и действие. Взаимодействие открытых и закрытых элементов симметрии. Общие и частные позиции в элементарной ячейке. Пространственные группы: символ по Герману-Могену, связь с кристаллографическим классом и кратностью общей позиции в ячейке. Симморфные и несимморфные группы. Система эквивалентных позиций (орбита) пространственной группы. Интернациональные таблицы и содержащаяся в них информация о пространственных группах.
Часть II. Начальные положения дифрактометрии
Часть III. Основные понятия кристаллохимии
Часть IV. Основы кристаллохимии неорганических и органических соединений
Характерные координационные полиэдры атомов металла для к.ч. от 4 до 10. Мостиковая функция лигандов и координационные полиэдры (тетраэдры, октаэдры) с общими вершинами в бинарных неорганических соединениях, примеры структурных мотивов из таких полиэдров. Связи металл-металл и кластеры металлов в бинарных производных низших степеней окисления.
Строение водных льдов: межмолекулярные взаимодействия, координационные числа, структуры льдов Ih и Ic. Принципы строения клатратов и кристаллогидратов. Типы координации анионов и их способность к агрегации в солях кислородных кислот (нитраты - фосфаты - бораты; перхлораты - сульфате - фосфаты - силикаты). Принципы строения кристаллических модификаций SiO2: кварца, b-тридимита и b-кристобалита, стишовита. Принципы строения гранатов MII3MIII2(SiO4)3 и Y3Al5O12. Анионные цепи, слои и каркасы в структурах боратов, фосфатов, силикатов и алюмосиликатов. Принципы строения цеолитов.
Принципы строения молекулярных кристаллов. Ковалентные и ван-дер-ваальсовы радиусы основных элементов-органогенов (C, H, O, N, S, Cl). Атом-атомные потенциалы и принцип плотной упаковки молекул, коэффициент упаковки и молекулярное координационное число. Элементы симметрии и пространственные группы в молекулярных кристаллах, совместимые с плотной упаковкой молекул. Наиболее распространенные структурные классы в триклинных и моноклинных молекулярных кристаллах. Кристаллы из хиральных молекул, рацематы. Расчет энергий молекулярных кристаллов методом атом-атомных потенциалов. Влияние ван-дер-ваальсовой формы молекулы на структуру и свойства органических кристаллов. Принципы строения н-алканов, бензола, нафталина, ферроцена, адамантана. Типы Н-связей в молекулярных кристаллах и мотивы с их участием. Строение ионных органических соединений. Принципы строения ротационных фаз и жидких кристаллов.
ЛИТЕРАТУРА
Часть II. Начальные положения дифрактометрии
Источники рентгеновского излучения: рентгеновские трубки и накопительные кольца, принцип их действия. Спектр излучения рентгеновской трубки, характеристические линии. Дифракция рентгеновских лучей на кристалле. Вывод формулы Брегга и смысл входящих в нее параметров. Брегговские монохроматоры. Дифракция «белого» рентгеновского излучения на монокристалле («метод Лауэ»). Порошковая рентгенография и рентгенофазовый анализ (РФА). Связь индексов (hkl) и параметров элементарной ячейки для кристаллов орторомбической, тетрагональной и кубической сингоний, индицирование порошкограмм. Интегральные интенсивности рефлексов и комплексные структурные амплитуды Fhkl. Связь Fhkl с расположением атомов в элементарной ячейке кристалла: распределение электронной плотности r(r), атомные факторы рассеяния f[(sinq)/l], температурный множитель (дебаевский фактор) в изотропном и анизотропном приближении. Блок-схема дифрактометра и основные этапы рентгеноструктурного анализа монокристаллов (РСА). Информация, получаемая методом РСА и ее использование для описания структуры кристалла; R-фактор. Кембриджский банк структурных данных и содержащаяся в нем информация.
Часть III. Основные понятия кристаллохимии
Типы межатомных взаимодействий в кристалле (металлическое, ионное, ковалентное, ван-дер-ваальсово), их относительные энергии и направленность в пространстве. Принципы строения кристаллов простых веществ в Периодической системе, металлы и неметаллы. Плотные и плотнейшие шаровые упаковки в структуре металлов (ПК, ПГ, ОЦК, ГПУ, ГЦК), коэффициенты заполнения пространства в этих упаковках, виды и радиусы пустот в них. Расположение плотных (плотнейших) слоев в структурах металлов, политипы. Нестехиометрические фазы внедрения. Общие принципы строения наночастиц, маккеевская (некристаллографическая) икосаэдрическая упаковка сфер. Искажения идеальных шаровых упаковок в структурах металлов (Zn, Cd, In, Hg).
Характерные особенности кристаллических структур простых веществ-неметаллов: мотивы расположения атомов в кристалле, ковалентные и ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Строение и физические свойства различных модификаций углерода. Кристаллические структуры и свойства элементов-аналогов углерода в подгруппе (Si, Ge, Sn). Мотивы расположения атомов в различных формах фосфора и его аналогов. Полиморфные и аллотропные модификации S и Se. Принципы строения кристаллов, построенных из двухатомных молекул (Н2, N2, галогены). Мотивы расположения атомов и тенденции в изменении относительных величин длин связей и невалентных контактов для простых веществ при движении сверху вниз в подгруппах P, S и Cl.
Принцип плотнейшей упаковки с заполнением пустот в описании кристаллических структур бинарных соединений. Ионные кристаллохимические радиусы. Зависимость физических свойств ионных кристаллов от зарядов, радиусов и расположения ионов. Простейшие структурные типы АХ (CsCl, NaCl, сфалерит, вюрцит, NiAs), их описание в терминах плотнейшей упаковки и заполенения пустот. Некоторые структурные типы АХ2: флюорит и антифлюорит, рутил, CdI2, CdCl2, MoS2, их описание в терминах упаковки анионов и послойного заполнения пустот катионами. Корундовый мотив в расположении катионов в пустотах: принципы строения корунда (a-Al2O3), рубина и FeCl3. Строение ReO3 и перовскита АВО3; описание структуры перовскита в терминах заполнения пустот плотнейшей упаковки. Принципы строения шпинелей АВ2О4 (прямая и обращенная), примеры соединений со структурой шпинели.
Часть IV. Основы кристаллохимии неорганических и органических соединений
Кристаллические модификации нитрида бора, принципы строения и свойства. Проявления ковалентного связывания в структурах неорганических бинарных соединений, структурные типы CaC2 и FeS2 (пирит). Донирование электронов мостиковыми mn-X-лигандами (Х = галоген, халькоген) для n = 2, 3, 4 и устойчивые 14, 16 и 18-электронные конфигурации атомов металла в структурах Cu2O, PtS, PdCl2, HgS.
Характерные координационные полиэдры атомов металла для к.ч. от 4 до 10. Мостиковая функция лигандов и координационные полиэдры (тетраэдры, октаэдры) с общими вершинами в бинарных неорганических соединениях, примеры структурных мотивов из таких полиэдров. Связи металл-металл и кластеры металлов в бинарных производных низших степеней окисления.
Строение водных льдов: межмолекулярные взаимодействия, координационные числа, структуры льдов Ih и Ic. Принципы строения клатратов и кристаллогидратов. Типы координации анионов и их способность к агрегации в солях кислородных кислот (нитраты - фосфаты - бораты; перхлораты - сульфате - фосфаты - силикаты). Принципы строения кристаллических модификаций SiO2: кварца, b-тридимита и b-кристобалита, стишовита. Принципы строения гранатов MII3MIII2(SiO4)3 и Y3Al5O12. Анионные цепи, слои и каркасы в структурах боратов, фосфатов, силикатов и алюмосиликатов. Принципы строения цеолитов.
Принципы строения молекулярных кристаллов. Ковалентные и ван-дер-ваальсовы радиусы основных элементов-органогенов (C, H, O, N, S, Cl). Атом-атомные потенциалы и принцип плотной упаковки молекул, коэффициент упаковки и молекулярное координационное число. Элементы симметрии и пространственные группы в молекулярных кристаллах, совместимые с плотной упаковкой молекул. Наиболее распространенные структурные классы в триклинных и моноклинных молекулярных кристаллах. Кристаллы из хиральных молекул, рацематы. Расчет энергий молекулярных кристаллов методом атом-атомных потенциалов. Влияние ван-дер-ваальсовой формы молекулы на структуру и свойства органических кристаллов. Принципы строения н-алканов, бензола, нафталина, ферроцена, адамантана. Типы Н-связей в молекулярных кристаллах и мотивы с их участием. Строение ионных органических соединений. Принципы строения ротационных фаз и жидких кристаллов.
- Зоркий П.М. Симметрия молекул и кристаллических структур, гл. 1, 3, 5. - М.:Изд-во МГУ, 1986.
- Зоркий П.М., Афонина Н.Н., Симметрия молекул и кристаллов, гл. I, II (§§ 1,2), IV (кроме §11), VI.
- Порай-Кошиц М.А. Основы структурного анализа химических соединений. - М.: Высшая школа, 1987.
- Зубавичус Я.В., Словохотов Ю.Л., «Успехи химии», 2001, т. 70, с.с. 429-463.
- Бокий Г.Б., Кристаллохимия, М., 1971 г. (3-е издание)
- Вест А. Химия твердого тела, М., Мир, 1988; т.1, гл. 7, 8.
- Кребс Г. Основы кристаллохимии неорганических соединений, М., Мир, 1971, гл. 9-14.
- Турова Н.Я. Неорганическая химия в таблицах, М., 1997
- Китайгородский А.И. Молекулярные кристаллы, М., Наука, 1971 г., гл. 1 и 2.
 |
 |
|
|
