Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.test.physchem.msu.ru/doc/kch_programm.doc Дата изменения: Mon Aug 23 16:39:37 2010 Дата индексирования: Sun Apr 10 22:53:43 2016 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: глобулы

осень 2009

Программа по кристаллохимии

1. Операции и элементы симметрии. Взаимодействие операций. Тождественное
преобразование. Собственные и несобственные вращения, хиральные фигуры.
Группа операций симметрии, порядок группы, подгруппа. Геометрические образы
несобственных вращений в системах Шенфлиса и Германа-Могена, взаимосвязь
порядков зеркально-поворотных и инверсионных осей. Категории симметрии и
семейства точечных групп по Шенфлису и Герману-Могену. Точечные группы
геометрических фигур и молекул. Симметрия правильных многогранников
(платоновых тел). Формула Эйлера. Орбита точечной группы, кратность орбиты
и локальная симметрия ее точек. Симметрически независимая область фигуры.
Предельные группы бесконечного порядка. Принципы Кюри и Неймана.

2. Трансляционная симметрия и кристаллическая решетка, параметры
элементарной ячейки. Кристаллографические и некристаллографические закрытые
элементы симметрии. Сингонии, голоэдрические группы, 32 кристалографические
точечные группы (кристаллографические классы), 11 центросимметричных
кристалографических точечных групп (классы Лауэ). Связь
кристаллографического класса со свойствами на примере полярных и хиральных
кристаллов. Примитивные и центрированные решетки; классы (решетки) Браве.
Индексы направлений и плоскостей в решетке.

3. Открытые кристаллографические элементы симметрии (плоскости скользящего
отражения a, b, c, n, d и e, винтовые оси 21, 31, 32, 41, 42, 43, 61, 62,
63, 64, 65), их обозначения по Герману-Могену и действие. Оси, входящие в
состав осей 4k и 6k; энантиоморфные винтовые оси. Взаимодействие открытых
элементов с закрытыми и между собой.

4. Пространственные группы, их символы по Герману-Могену, связь с
кристаллографическим классом. Симморфные и несимморфные группы. Системы
эквивалентных позиций (орбиты) пространственных групп, кратность общей
позиции. Графики простейших групп низших и средних сингоний: (P1, P(1, P2,
P21, C2, Pm, Pc, Cm, Cc, P2/m, P2/c, P21/m, P21/c, C2/m, C2/c, P222,
P212121, Pmm2, Pmmm, P4, I4, P41, P42, P(4, P3, P31, P6, P61, P62, P63).
Вывод пространственных групп, принадлежащих к кристаллографическим классам
2/m (P и C-решетки), 222 (P-решетка) и mm2 (P-решетка) из правил
взаимодействия элементов симметрии. Интернациональные таблицы и
содержащаяся в них информация о пространственных группах.

5. Принцип работы и спектр рентгеновской трубки. Характеристические линии,
тормозное излучение. Источники СИ в накопительном кольце, синхротронные
центры. Дифракция рентгеновского излучения на кристалле. Формула Брегга,
кристаллы-монохроматоры. Блок-схема рентгеновского дифрактометра. Мозаичное
строение реального кристалла, зависимость полуширины рефлекса от размера
области когерентного рассеяния, формула Шерера. Понятие о дифракции
нейтронов и электронов на кристаллах.

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. Использование порошковых дифрактограмм в рентгенофазовом
анализе. Относительные интенсивности рефлексов, корундовое число. Закон
Фриделя. Банк порошковых данных ICDD. Систематические погасания рефлексов
при наличии открытых элементов симметрии.

7. Атомный фактор рассеяния. Интегральные интенсивности рефлексов и
комплексные структурные амплитуды Fhkl. Понятие о проблеме фаз и методах
расшифровки кристаллических структур. Основные этапы рентгеноструктурного
анализа монокристаллов (РСА). Параметры тепловых колебаний, R-фактор.
Представление данных РСА в химических статьях. Банки структурных данных
(ICSD, CSD): поиск и обработка содержащейся в них структурной информации.

8. Межатомные взаимодействия в кристаллических металлах, зависимость
физических свойств металлов от их строения и межатомного связывания.
Металлические радиусы. Структуры металлов: плотные и плотнейшие шаровые
упаковки на плоскости и в пространстве (ПК, ПГ, ОЦК, ГПУ, ГЦК) с примерами
металлов; виды и размеры пустот в этих упаковках. Полиморфизм и изоморфизм
в металлах, многослойные шаровые упаковки (La, Sm). Искажения плотнейших
упаковок в структурах Zn, Cd, In и Hg. Твердые растворы замещения и
внедрения. Простейшие интерметаллиды: Cu3Au (фазовый переход «порядок -
беспорядок») и Nb3Sn (атомный мотив «?-W»). Понятие о кластерах и
наночастицах металлов.

9. Принципы строения простых веществ - неметаллов: ковалентные и ван-дер-
ваальсовы взаимодействия, мотивы расположения атомов в кристалле
(островной, цепочечный, трубчатый, слоистый, каркасный). Аллотропия,
полиморфизм и изоморфизм, политипы в неметаллах. Особенности строения
простых веществ для элементов, примыкающих к неметаллам в Периодической
системе (B, Ga, Al, Pb, Bi, ?-Po). Структуры алмаза, лонсдейлита, ?- и ?-
графита, Si, Ge, ?- и ?-Sn, I2, кристаллических инертных газов. Ротационные
фазы Н2 и ?-N2. Мотивы из атомов и расположение молекул в кристаллах
фуллерена С60, ?-N2, белого, фиолетового и черного фосфора, желтого и
серого As, ромбической и моноклинной серы S8, других модификаций Sn
(ромбоэдрической серы), красного и серого селена. Принципы строения
нанотрубок углерода, красного фосфора, пластической и волокнистой серы.
Относительные значения длин связей и невалентных контактов в простых
веществах подгрупп P, S и Cl.

10. Бинарные соединения, построенные по принципу плотной упаковки анионов с
катионами в пустотах. Ионные кристаллохимические радиусы. Простейшие
структурные типы АХ и АХ2: CsCl, NaCl, ZnS (сфалерит, вюрцит), NiAs,
флюорит и антифлюорит, рутил, двухслойный CdI2, CdCl2 и Cs2O. «Корундовый»
мотив из катионов и упаковка анионов в ?-Al2O3 и FeCl3. Примеры соединений
указанных типов. Строение M3C60 и M6C60 (M - щелочной или щелочноземельный
металл), ионного проводника ?-AgI. Корреляции свойств бинарных соединений
со структурой и соотношением радиусов ионов. Изоморфное замещение катионов
в кристаллах, рубин.

11. Отклонения от плотной упаковки вследствие ковалентного связывания в
структурах MoS2, Cu2O, PtS. Полиморфные модификации BN, H2O (лед Ih и лед
Ic), SiO2 (?-кварц, ?-тридимит, ?-кристобалит, стишовит). Понятие о
дифракционных исследованиях при высоких давлениях. Принципы построения
тройных соединений: сверхструктура в «бинарных» структурных типах (ZnS
сфалерит>CuFeS2 халькопирит), заполнение разных пустот разными катионами
(шпинели AB2O4), заполнение пустот в смешанной катион-анионной плотной
упаковке (перовскиты ABO3). Строение CaTiО3, BaTiO3, ReO3, NaxWO3; переход
кубического BaTiO3 в сегнетоэлектрическую фазу. Строение нормальных и
обращенных шпинелей АВ2О4; Fe3O4 и другие магнитные шпинели.

12. Характерные координационные полиэдры (к.ч. 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12) в
координационных соединениях. Мостиковая функция лигандов, координационные
полиэдры с общими вершинами. Структурные мотивы (островной, цепочечный,
ленточный, слоистый, каркасный) в бинарных соединениях. Строение BeCl2,
PdCl2, CuCl2, HgS (киноварь и метациннабарит). Бинарные фазы с
полианионами: CaC2, FeS2, MgB2. Связи металл-металл и кластеры металлов в
бинарных производных низших степеней окисления, фрагменты M6(?3-X)8 и M6(?2-
X)12 (октаэдры М6 с мостиками по граням и ребрам).

13. Строение клатратов и кристаллогидратов. Гидратные клетки в HPF6ћ6H2O и
клатрате А2А'6ћ(Н2О)46. Типы координации анионов и их склонность к
агрегации в рядах нитраты - карбонаты - бораты и перхлораты - сульфаты -
фосфаты - силикаты. Описание структур KClO4, K2PtCl6, CaCO3 (кальцит) по
аналогии с простыми структурными типами. Примеры строения орто-силикатов и
орто-алюминатов: циркон ZrSiO4, гранаты АII3ВIII2(SiO4)3 (Ca3Al2(SiO4)3 -
гроссуляр), Y3Al5O12 (YAG). Анионные циклы, цепи, ленты, слои и каркасы из
тетраэдрических фрагментов ЭО4 с общими вершинами. Метагерманатная и
пироксеновая цепочки, амфиболовая лента и гексагональный слой: строение и
состав элементарного звена. Принципы строения цеолитов, «содалитовый
фонарь» в содалите Na8[Si6Al6O24]Cl2, гидросодалите Na8[Si6Al6O24](OH)2,
ультрамарине (Na,Ca)8[Si6Al6O24] (SO42-,S2-,Cl-).

14. Стандартные длины одинарных и кратных связей С-С. Ковалентные и ван-дер-
ваальсовы радиусы основных элементов-органогенов: С, Н, О, N, F, Cl, Br.
Атом-атомные потенциалы и принцип плотной упаковки молекул в органической
кристаллохимии, коэффициент упаковки, молекулярное координационное число.
«Уплотняющие» и «разрыхляющие» элементы симметрии, преобладающие
пространственные группы молекулярных кристаллов, пространственные группы
оптически активных соединений. Мотивы расположения молекул в
кристаллических структурах метана, адамантана, н-алканов, бензола,
нафталина, ферроцена. Твердые растворы замещения и внедрения; полиморфизм
органических соединений. Паркетный мотив и стопки в расположении «плоских»
молекул; комплексы с переносом заряда и ион-радикальные соли. Типы Н-связей
(слабая, средняя, сильная): интервалы энергии, расстояний XћћћY, углов X-
НћћћY (X, Y = O, N, S, F). Влияние водородных связей на структуру и
свойства кристаллов, мотивы Н-связанных молекул. Органические мезофазы:
ротационные фазы (метан, адамантан, циклопентан, высшие н-алканы) и жидкие
кристаллы.

15. Принципы строения полимеров и биополимеров. Кристаллические полиэтилен
и полиацетилен. Конформации макромолекул: спираль и статистический клубок.
Особенности РСА белков и общие принципы строения белковых макромолекул
(соединение пептидных остатков и их конформационные параметры; первичная,
вторичная и третичная структура, конформации ?-спирали и ?-листа).
Фибриллярные, мембранные и глобулярные белки. Размешение элементов
вторичной структуры вокруг белковой глобулы. Понятие о РСА белков на
синхротронном излучении (метод MAD).

Литература

1. П.М.Зоркий, Симметрия молекул и кристаллических структур, МГУ, 1986.
1а. П.М.Зоркий, Н.Н.Афонина, Симметрия молекул и кристаллов, МГУ, 1979.
2. М.А. Порай-Кошиц, Основы структурного анализа химических соединений,
М., Высшая школа, 1987.
3. Г.Б.Бокий, Кристаллохимия, 3-е изд., М., 1971
4. А. Вест, Химия твердого тела, М., Мир, 1988; т.1, гл. 7, 8.
5. Г. Кребс, Основы кристаллохимии неорганических соединений, М., Мир,
1971, гл. 9-14.
п.п. 4 и 5 из Интернет - www.chem.msu.ru/rus/cryst/cryschem/welcome-
cryschem

Дополнительная литература

6. Ю.Г.Загальская, Г.П.Литвинская, Геометрическая микрокристаллография,
М., МГУ, 1976.
7. Д.Ю.Пущаровский, Рентгенография минералов, М., ЗАО «Геоинформмарк»,
2000.
8. Ю.К. Егоров-Тисменко, Кристаллография и кристаллохимия, М.,
Университет, 2005.
9. А.И.Китайгородский, Молекулярные кристаллы, М., Наука, 1971 г., гл. 1 и
2.
10. Н.Я.Турова, Неорганическая химия в таблицах, М., 1997.
11. А.Уэллс, Структурная неорганическая химия, т.т. 1 - 3, М., Мир, 1987.
12. В.Г.Дашевский, Конформационный анализ макромолекул, М, Наука, 1987
13. А.В.Финкельштейн, О.Б.Птицин, Физика белка,М., Университет, 2005
14. Б.К.Вайнштейн, Современная кристаллография, т.2, гл. 2, М. Наука, 1979.