- Nazwa przedmiotu:
- Podstawy krystalografii rentgenowskiej
- Koordynator przedmiotu:
- dr hab. inż. Janusz Zachara
- Status przedmiotu:
- Fakultatywny dowolnego wyboru
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Technologia Chemiczna
- Grupa przedmiotów:
- Obieralne
- Kod przedmiotu:
- brak
- Semestr nominalny:
- 1 / rok ak. 2013/2014
- Liczba punktów ECTS:
- 3
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1. godziny kontaktowe - 60 h, w tym:
a) obecność na wykładach - 15 h,
b) udział w ćwiczeniach - 30 h
c) konsultacje do wykładu i ćwiczeń - 15 h
2. zapoznanie się ze wskazaną literaturą - 10 h
3. wykonanie zadań indywidualnych i zespołowych -10 h
4. przygotowanie do kolokwium i egzaminu – 10h
Razem nakład pracy studenta: 90 h, co odpowiada 3 punktom ECTS.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1. obecność na wykładach - 15 h,
2. udział w ćwiczeniach - 30 h
3. udział konsultacjach - 15 h
Razem: 60 h, co odpowiada 2 punktom ECTS.
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 0
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład15h
- Ćwiczenia30h
- Laboratorium0h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Matematyka, Fizyka, Chemia Fizyczna
- Limit liczby studentów:
- brak
- Cel przedmiotu:
- Po ukończeniu kursu student powinien:
• mieć wiedzę teoretyczną na temat budowy faz krystalicznych,
• umieć właściwie operować podstawowymi pojęciami krystalograficznymi i wykonać podstawowe obliczenia krystalograficzne
• znać metody doświadczalne prowadzące do wyznaczenia struktury krystalicznej,
• na podstawie literatury i innych źródeł zapoznać się samodzielnie z wybranym zagadnieniem
- Treści kształcenia:
- Celem przedmiotu jest zapoznanie słuchaczy z podstawami teorii budowy faz krystalicznych i metodami doświadczalnymi prowadzącymi do wyznaczenia struktury krystalicznej.
Treści merytoryczne wykładu:
- Definicja kryształu i wprowadzenie podstawowych pojęć: sieć przestrzenna i sieć krystaliczna, komórka elementarna, współrzędne krystalograficzne, proste sieciowe, płaszczyzny sieciowe. Ważniejsze wzory krystalograficzne.
- Operacje i elementy symetrii grup punktowych (klas symetrii). Rzut stereograficzny. Złożenie elementów symetrii. Przegląd klas symetrii.
- Układy krystalograficzne. Symetria translacyjna sieci. Sieci Bravais'ego.
- Opis morfologii kryształu. Postacie proste i złożone kryształów. Przykładowe projekcje monokryształów.
- Strukturalne elementy symetrii. Grupy przestrzenne - charakterystyka wybranych prostych grup przestrzennych.
- Źródła promieniowania rentgenowskiego i jego oddziaływanie z materią. Warunki dyfrakcji na kryształach. Równania Lauego i Braggów. Sieć odwrotna a geometria dyfrakcji - konstrukcja Ewalda.
- Dyfrakcyjna sieć odwrotna - czynnik struktury, wygaszania systematyczne, prawo Friedla, grupy dyfrakcyjne Lauego.
- Problem fazowy i metody rozwiązywania struktury kryształu. Udokładnianie modelu struktury.
- Interpretacja danych strukturalnych.
- Doświadczalne metody krystalografii rentgenowskiej - badania monokryształów i polikryształów.
Ćwiczenia są prowadzone jako zajęcia uzupełniające i wspomagające wykład z podstaw krystalografii rentgenowskiej. Rozwiązując proste problemy krystalograficzne studenci rozwijają wyobraźnię przestrzenną i zdobywają praktyczne umiejętności posługiwania się pojęciami z krystalografii geometrycznej i rentgenowskiej.
Treści merytoryczne ćwiczeń obejmują:
- Wyznaczanie wskaźników płaszczyzn oraz prostych sieciowych.
- Obliczenia geometryczne w układach współrzędnych krystalograficznych.
- Rzut stereograficzny ścian kryształu i wyznaczanie klasy krystalograficznej. Wykorzystanie siatki Wulfa i projekcje wybranych figur (monokryształów).
- Przypisywanie grupy punktowej dla wybranych cząsteczek. Analiza morfologiczna wybranych kryształów.
- Sieci Bravais'ego i strukturalne elementy symetrii oraz ich złożenie. Międzynarodowe symbole grup przestrzennych i określanie na tej podstawie układu krystalograficznego, klasy krystalograficznej oraz operacji symetrii.
- Wyznaczanie elementów symetrii i zespołów pozycji symetrycznie równoważnych dla wybranych grup przestrzennych.
- Zapoznanie studentów z przebiegiem pomiaru dyfrakcyjnego dla monokryształu na czterokołowym dyfraktometrze z detektorem CCD oraz procedurą wyznaczania struktury kryształu.
- Określanie typu sieci Bravais, klasy Lauego oraz grupy przestrzennej na podstawie otrzymanych obrazów dyfrakcyjnych sieć odwrotnych.
- Zapoznanie z przebiegiem pomiaru dyfrakcyjnego próbek polikrystalicznych. Wykorzystanie równania Braggów w obliczeniach dla dyfraktogramów proszkowych.
- Ćwiczenia z wykorzystaniem strukturalnych baz danych ICSD/CSD.
- Analiza strukturalna i prezentacja jej wyników. Opis budowy cząsteczek i ich upakowania w sieci krystalicznej. Graficzna prezentacja struktur. Interpretacja warunków pomiaru oraz uzyskanych wskaźników rozbieżności.
- Metody oceny:
- Sprawdzian pisemny z ćwiczeń i egzamin pisemny
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- 1. Z. Trzaska-Durski, H. Trzaska-Durska, Podstawy krystalografii strukturalnej i rentgenowskiej, PWN 1994.
2. Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, Krystalografia - podręcznik wspomagany komputerowo, PWN 1996, 2001.
3. P. Luger, Rentgenografia strukturalna monokryształów, PWN 1989.
4. M. van Meerssche, J. Feneau-Dupont, Krystalografia i chemia strukturalna, PWN 1984.
5. W. Massa, Crystal Structure Determination, 2nd ed., Springer Verlag 2004.
- Witryna www przedmiotu:
- ch.pw.edu.pl
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt W01
- zna teoretyczne podstawy opisu budowy faz krystalicznych
Weryfikacja: egzamin; kolokwia
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W01, K_W02
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W01, T2A_W01, T2A_W03
- Efekt W02
- zna metody doświadczalne służące do charakteryzacji faz krystalicznych oraz pozwalające na wyznaczenie struktury krystalicznej
Weryfikacja: egzamin; kolokwia
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W08, K_W09
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W03, T2A_W02
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt U01
- umie pozyskiwać i interpretować dane literaturowe oraz zgromadzone w bazach danych strukturalnych dotyczące wyników badań dyfrakcyjnych i oceniać ich rzetelność
Weryfikacja: zadania indywidualne
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U01
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U01, T1A_U05
- Efekt U02
- posiada praktyczną umiejętność opisu struktur krystalicznych i posługiwania się podstawowymi pojęciami krystalograficznymi zarówno w języku polskim jak i angielskim
Weryfikacja: egzamin; kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U02
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U02, T2A_U06
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Efekt K01
- ma umiejętności pozwalające na prowadzenie efektywnego procesu samokształcenia
Weryfikacja: egzamin; kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe:
K_K01
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_K01
- Efekt K02
- posiada umiejętność pracy w zespole, do którego potrafi wnieść samodzielne myślenie
Weryfikacja: zespołowe zadanie
Powiązane efekty kierunkowe:
K_K03
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_K03, T2A_K04, T2A_K06