Rentgenowska analiza strukturalna 1200-2BL11WYK1

Celem tej serii wykładów związanych z rentgenowską analizą strukturalną jest pogłębienie, ugruntowanie poznania roli i znaczenia krystalografii we współczesnej nauce, pogłębienie i ugruntowanie rentgenowskich metod badania struktury kryształów i cząsteczek, praktycznego poznania szczegółów toku rentgenowskiej analizy strukturalnej, oraz zapoznanie się z podstawowymi ideami eksperymentalnych badań. gęstości elektronowej. Program kursu zawiera 13 wykładów dotyczących:
1. Grup punktowych - przypomnienie i pogłębienie
(aksjomaty grupy, grupy punktowe, grupy abelowe, elementy i operacje symetrii w grupach punktowych, układy krystalograficzne, notacja międzynarodowa i Schoenfliesa, rząd grupy, reguły współistnienia operacji symetrii, izometrie i ich właściwości, wprowadzenie teorii grup i sprawdzenie aksjomatów na przykładzie omawianych grup krystalograficznych).
2. Grup przestrzennych – przypomnienie i pogłębienie
Przypomnienie i zapoznanie się z symbolami graficznymi i sposobem przedstawienia wszystkich podstawowych elementów symetrii.
ilustracja bardziej skomplikowanych grup przestrzennych ze wszystkich układów krystalograficznych)
3. Krystalizacji
(termodynamika krystalizacji z roztworu, różne metody krystalizacji laboratoryjnej oraz przemysłowej)
4. Krystalografia makromolekularna i biologia strukturalna (1)
5. Krystalografia makromolekularna / biologia strukturalna(2)
6. Metod proszkowych (1)
(Przypomnienie definicji i właściwości sieci odwrotnej, indeksów prostych i płaszczyzn sieciowych (konwencja Weissa, Millera), równania Bragga, równań Lauego, podstawowe cechy pomiarów proszkowych, różne geometrie układów stosowanych w pomiarach proszkowych)
7. Zastosowania metod proszkowych (2)
(przykłady zastosowań metod proszkowych: jakościowa i ilościowa analiza fazowa, analiza stresu, analiza rozkładu wielkości krystalitów, zastosowania przemysłowe)
8. Struktur gęsto i najgęściej upakowanych + defekty
(Pokrycie powierzchni, gęste i najgęstsze pokrycie powierzchni i wypełnienie przestrzeni, współczynniki wypełnienia, symetria warstwy najgęściej upakowanej, symetria struktury najgęściej upakowanej, HCP. CCP, klasyfikacja różnych wariantów najgęstszego upakowania, luki dwu - i trójwymiarowe, koordynacja luk, obliczanie promienia luki oktaedrycznej i tetraedrycznej, lokalizacja luk w HCP i CCP, dopuszczalne grupy przestrzenne określające symetrię struktur najgęściej upakowanych, promienie jonowe, reguły Paulinga – ich definicja, interpretacja i znaczenie, reguły Magnusa – związek liczb koordynacyjnych z promieniami jonów, reguły Fajansa (polaryzacja jonów), stała Madelunga przypadek jedno- ( i wielowielowymiarowy), klasyfikacja defektów strukturalnych)
9. Krystalografii minerałów
(klasyfikacja minerałów, główne grupy minerałów, zastoswania minerałów)
10. Termodynamice kryształów
(energia wewnętrzna, współrzędne termodynamiczne, potencjał termodynamiczny (energia swobodna Gibbsa), energia swobodna Helmholtza, Entalpia, właściwości termodynamiczne, równania termodynamiczne, sprężystość, przenikalność dielektryczna, pojemność cieplna, przejścia fazowe pierwszego i drugiego rodzaju, przemiany polimorficzne)
11. Tensorowym właściwościom kryształów
(Skalar, wektor, tensor – definicja i właściwości. Rząd tensora. Właściwości reprezentowane przez tensory drugiego rzędu. Transformacja składowych wektora. Notacja Einsteina (zapis przy pomocy wskaźników niemych), transformacja składowych tensora drugiego rzędu. Tensor symetryczny, antysymetryczny i skośnie symetryczny. Składowe główne tensora. Ograniczenia tensorów reprezentujących właściwości fizyczne wynikające z symetrii kryształów).
12. Tensorowym właściwościom kryształów oraz innym metodom dyfrakcyjnym
(Przykłady wykorzystania tensorów do opisu właściwości fizycznych kryształów: naprężenia, odkształcenia, sprężystość kryształów. Przykłady innych zastosowań. Neutronografia/metody pod wysokim ciśnieniem/ elektronografia) )
13. Analizie wyników eksperymentalnych badań gęstości elektronowej.
(Przypomnienie głównych idei eksperymentalnych badań gęstości elektronowej, przykłady zastosowań tychże badań w chemii organicznej, farmacji, medycynie i mineralogii).

Kierunek podstawowy MISMaP

chemia

Rodzaj przedmiotu

obowiązkowe

Założenia (opisowo)

Zakładamy, że ten kurs rentgenowskiej analizy strukturalnej jest uzupełnieniem i rozszerzeniem kursu Krystalografii B z poziomu licencjackiego (V-semestr). Drugim ważnym założeniem jest skorelowanie w ramach kursu rentgenowskiej analizy strukturalnej wykładów, ćwiczeń oraz laboratorium. Uważamy, że maksymalne efekty kształcenia osiągnięte będą przez uczestnictwo we wszystkich trzech w/w formach kształcenia. Wykład ma dostarczyć informacji i wyznaczyć ramy poruszanej tematyki. Rolą ćwiczeń, które maja charakter rachunkowy, jest nabycie przez studentów praktycznych umiejętności rozwiązywania problemów krystalograficznych związanych z rentgenowską analizą strukturalną. Jednakże najważniejsze jest naszym zdaniem laboratorium, na którym studenci będą się kształcić praktycznie w wykonywaniu pomiarów rentgenowskich, udokładnianiu struktur a pod koniec zajęć laboratoryjnych na poziomie magisterskim także poznają procedury prowadzące do wyznaczania ilościowych rozkładów gęstości elektronowej. O ile nam wiadomo taka tematyka nie jest prezentowana na innych uczelniach w kraju jak i zagranicą. Drugim istotnym nowym elementem tego kursu jest wprowadzenie po raz pierwszy elementów krystalografii makromolekularnej. Tej tematyce będą poświęcone zarówno wykłady jak i ćwiczenia oraz zajęcia laboratoryjne. Chcielibyśmy, aby te wszystkie zajęcia dały solidne podstawy metodologiczne współczesnych metod rentgenowskiej analizy strukturalnej oraz dostarczyły wiedzy i umiejętności koniecznych do ewentualnego wykonywania u nas zajęci specjalizacyjnych, a w przyszłości pracy magisterskiej a być może także studiów doktoranckich. Nasze kursy związane z krystalografią a szczególnie rentgenowską analizą strukturalną możemy i jesteśmy w stanie prowadzić zarówno w języku polskim jak i angielskim o ile znajdzie się grupa składająca się z wymaganej przez Dziakanat minimalnej liczby zainteresowanych osób.

Efekty kształcenia

Oczekujemy pogłębienia poznania, zrozumienia i kreatywnego używania symetrii, grup punktowych oraz przestrzennych, w celu rozwiązywania problemów dotyczących krystalizacji, krystalografii makromolekularnej, rentgenowskich metod proszkowych, struktur nieorganicznych oraz minerałów, poznania i używania tensorowego opisu właściwości ciała stałego, poznania głównych idei rentgenowskich metod ciśnieniowych, oraz metod analizy wyników eksperymentalnych badań gęstości elektronowej.

Kryteria oceniania

Wykład będzie zaliczany na podstawie wyników egzaminu pisemnego polegającego na rozwiązaniu zadań oraz pisemnym omówieniu zagadnień przedstawianych w całym kursie rentgenowskiej analizy strukturalnej. Możliwa jest ustna poprawa na wyższą ocenę w przypadku przekonania studenta, że jego wiedza i umiejętności z tego przedmiotu zasługują na wyższą ocenę. Poprawa ustna na wyższą ocenę możliwa jest po indywidualnym umówieniu się z osobą prowadzącą ten przedmiot.

Praktyki zawodowe

Nie

Literatura

1. Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, Krystalografia. Podręcznik wspomagany komputerowo, PWN, Warszawa, 1996, 2001, 2007.
2. Z. Trzaska Durski, H. Trzaska Durska, Podstawy krystalografii, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003.
3. M. van Meerssche i J. Feneau-Dupont, Krystalografia i chemia strukturalna, PWN, Warszawa 1984.
4. J. P. Glusker, M. Lewis, M. Rossi, Crystal Structure Analysis for Chemists and Biologists, VCH Publishers (1994).
5. C. Giacovazzo, H. Z. Monaco, D. Biterbo, F. Scordari, G. Gilli, G. Zanotti, M. Catti, Fundamentals of Crystallography, IUCR, Oxford University Press, 2000.

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 1200-2BL11WYK1 w USOSweb