Krystalografia

5

5

Znajomość podstawowych pojęć z zakresu:

- geometrii i matematyki

- krystalografii geometrycznej (symetria grup punktowych i przestrzennych)

- dyfrakcja na sieci periodycznej

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego)

Wykład 15

Laboratorium 30

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 45

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 1.5

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta)

Przygotowanie się do laboratorium 45

Przygotowanie się do kolokwiów 30

Przygotowanie się do egzaminu i egzamin 30

Łączna liczba godzin niekontaktowych 105

Liczba punktów ECTS za godziny niekontaktowe 3.5

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 5

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-28.28/19 z dnia 26 czerwca 2019 r. tj. od cyklu kształcenia 2019/2020:

W1, wykład - egzamin pisemny; laboratorium - przygotowanie do zajęć i aktywność, kolokwia śródsemestralne;

W2, wykład - egzamin pisemny; laboratorium - przygotowanie do zajęć i aktywność, kolokwia śródsemestralne;

U1, wykład - egzamin pisemny; laboratorium - przygotowanie do zajęć i aktywność, kolokwia śródsemestralne;

U2, wykład - egzamin pisemny; laboratorium - przygotowanie do zajęć i aktywność, kolokwia śródsemestralne;

K1, wykład - egzamin pisemny; laboratorium - przygotowanie do zajęć i aktywność, kolokwia śródsemestralne

K2, wykład - egzamin pisemny; laboratorium - przygotowanie do zajęć i aktywność, kolokwia śródsemestralne

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV – 18.23/18 z dnia 27 czerwca 2018 r. tj. od cyklu kształcenia 2018/2019

W1, U1, K1 - wykonanie zadań na ćwiczeniach laboratoryjnych, kolokwia śródsemestralne, egzamin pisemny

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII - 39.9/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. tj. od cyklu kształcenia 2012/2013

W1 - W4, U1, K1 - LABORATORIUM - opracowania z ćwiczeń laboratoryjnych

W1 - W4, U1 - LABORATORIUM - kolokwia śródsemestralne

W1- W4, U1, K1 - LABORATORIUM + WYKŁAD - egzamin pisemny

Wykład obejmuje następujące zagadnienia:

Krystalografia geometryczna

1. definicja kryształu i sieci przestrzennej; komórka elementarna w sieci trójwymiarowej węzły; proste sieciowe i płaszczyzny sieciowe; wskaźniki Millera

2. przekształcenia symetryczne; elementy symetrii i asymetrii

3. związek między symetrią a parametrami komórki elementarnej – układy krystalograficzne; symbolika międzynarodowa i Schoenfliesa grup symetrii

4. elementy symetrii sieci przestrzennych; grupy translacyjne, sieci Bravais’go; grupy przestrzenne

5. symetria cząsteczek w fazie gazowej i w sieci krystalicznej

Krystalochemia

1. wiązania chemiczne; geometria wiązań chemicznych; promienie atomowe, jonowe, kowalencyjne i van der Waalsa; liczby i wielościany koordynacyjne

2. gęstość kryształów; najgęstsze wypełnienie przestrzeni

3. rodzaje kryształów; struktura metali (pierwiastków i stopów); kryształy jonowe (reguły Paulinga i Magnusa); kryształy kowalencyjne; kryształy molekularne

4. opis struktury krystalicznej wybranych substancji

5. zjawiska izotypii, izomorfizmu, polimorfizmu i mezomorfizmu (ciekłe kryształy).

Rentgenografia

1. dyfrakcja promieni rentgenowskich na sieci trójwymiarowej; równanie Lauego; równanie Bragga; sfera Ewalda

2. symetria sieci odwrotnej; prawo Friedela

3. sprzężenie geometrii sieci rzeczywistej i odwrotnej kryształu; wygaszenia systematyczne; wyznaczanie grupy dyfrakcyjnej z wygaszeń wektorów obserwowanych na obrazie dyfrakcyjnym

4. intensywność wiązek ugiętych; czynniki geometryczne i fizyczne wpływające na intensywność dyfrakcji; czynnik atomowy; czynnik struktury

5. metody otrzymywania rentgenogramów monokryształów i ich zastosowanie (metoda Lauego, obracanego kryształu, Weissenberga, de Jonga-Boumana, precesyjna)

Krystalofizyka

1. grupy graniczne; symetria a własności fizyczne kryształów; anizotropia właściwości

2. czynniki wpływające na własności fizyczne kryształów

3. parametry opisujące zjawiska fizyczne (optyczne, elektryczne/magnetyczne, mechaniczne, cieplne)

Laboratorium - zagadnienia:

Symetria punktowa: elementy symetrii punktowej, ich działanie i symbolika; rzut stereograficzny; określanie symetrii/asymetrii cząsteczek.

Symetria sieci trójwymiarowych: symbole prostych i płaszczyzn sieciowych, przekształcenia symetryczne punktu o danych współrzędnych,

graficzne przedstawienie symetrii grup przestrzennych z klasy mm2 układu rombowego.

Krystalochemia: opis struktury sieci kryształów pierwiastków i związków (wykorzystanie modeli sieci i opublikowanych danych

strukturalnych), obliczanie gęstości kryształów i odległości międzyatomowych;

Rentgenografia: prawa Bragga i Lauego, rentgenografia monokryształów: dyfrakcja promieni rentgenowskich na sieci kryształu, zależność

między siecią odwrotną i rzeczywistą, warunki występowania węzłów sieci odwrotnej; projektowanie rentgenogramów kryształów dla

podanej grupy przestrzennej; wyznaczanie parametrów sieci i grupy przestrzennej związku na podstawie kompletu rentgenogramów

(metoda Lauego, obracanego kryształu, de Jonga-Boumana).

J. Chojnacki, Wstęp do krystalografii, PWN 2025

Z. Kosturkiewicz, Metody krystalografii, UAM 2000

M. Van Meerssche, J. Feneau-Dupont , Krystalografia i chemia strukturalna, PWN, 1984

T. Penkala, Zarys krystalografii, PWN 1972 (wybrane rozdziały)

J. Chojnacki, Elementy krystalografii chemicznej i fizycznej, PWN 1971 (wybrane rozdziały)

Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec , Krystalografia, PWN 2001 (wybrane rozdziały)

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-28.28/19 z dnia 26 czerwca 2019 r. tj. od cyklu kształcenia 2019/2020 student:

WIEDZA

W1. Posiada wiedzę w zakresie opisu i klasyfikacji symetrii obiektów skończonych i uporządkowanych nieskończonych oraz na temat metod ich badania K_W01

W2. Ma uporządkowaną wiedzę obejmującą kluczowe zagadnienia w krystalografii, dysponuje wiedzą pozwalającą na posługiwanie się właściwą terminologią K_W02

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Potrafi wykorzystując posiadaną wiedzę formułować i rozwiązywać złożone i nietypowe problemy z zakresu krystalografii K_U01

U2. Potrafi wykorzystując zdobytą wiedzę samodzielnie opisywać, klasyfikować symetrię cząsteczek i wybranych sieci przestrzennych kryształów K_04

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1 Jest gotów do oceny swojej wiedzy z zakresu krystalografii i rozumie konieczność dalszej nauki w zakresie nauk ścisłych K_K01

K2. Jest gotów do krytycznej oceny przekazywanych treści oraz uznaje znaczenie wiedzy z zakresu chemii ze szczególnym uwzględnieniem krystalografii w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych, a w przypadku pojawienia się trudności jest gotów do zasięgnięcia opinii ekspertów K_K02

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV – 18.23/18 z dnia 27 czerwca 2018 r. tj. od cyklu kształcenia 2018/2019

WIEDZA

W1 - zna i rozumie w pogłębiony sposób wybrane fakty, teoria i zjawiska oraz metody z zakresu struktury fazy stałej K_W01

UMIEJĘTNOŚCI

U1 - potrafi zastosować zdobytą wiedzę w zakresie symetrii, budowy cząsteczek i faz krystalicznych do pokrewnych dziedzin nauki i

dyscyplin naukowych K_U01

KOMPETENCJE

K1 - jest gotów do krytycznej oceny otrzymywane informacje i uznawania znaczenia wiedzy chemicznej w rozwiązywaniu problemów

poznawczych i praktycznych K_K03

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII - 39.9/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. tj. od cyklu kształcenia 2012/2013 student

WIEDZA

W1 Posiada pogłębioną wiedzę z wybranych, ważnych działów chemii oraz znaczenia chemii dla postępu nauk ścisłych i przyrodniczych, poznania świata i rozwoju cywilizacji K_W01;

W2 Zna matematykę w zakresie niezbędnym do zrozumienia i opisu w języku matematyki problemów w wybranych działach chemii K_W02;

W3 Posiada rozszerzoną wiedzę na temat elektronowej struktury ciał stałych i wybranych metod jej badania K_W07;

W4 Posiada wiedzę w zakresie opisu i klasyfikacji symetrii obiektów skończonych i uporządkowanych nieskończonych oraz na temat metod ich badania K_W14;

UMIEJĘTNOŚCI

U1 Potrafi samodzielnie opisywać, klasyfikować symetrię cząsteczek i sieci przestrzennych kryształów oraz analizować pomiary dyfrakcyjne K_U12;

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1 Potrafi formułować zagadnienia służące dalszemu pogłębianiu jego wiedzy K_K03