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Cristallografia

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Anno accademico 2011/2012

Codice dell'attività didattica
MFN1263
Corso di studi
Scienza e Tecnologia dei Materiali
Anno
2° anno
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
GEO/06 - mineralogia
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Il corso si articola in - Cristallografia descrittiva: allo studente saranno forniti gli strumenti per descrivere le simmetrie presenti in un cristallo; sarà anche descritto il reticolo reciproco e si farà un’introduzione alla teoria dei gruppi. - Cristallografia diffrattometrica: tramite la teoria cinematica della diffrazione e alla descrizione delle tecniche diffrattometriche sperimentali si vuole fornire allo studente gli strumenti per estrarre informazione sulla struttura cristallina da dati sperimentali. - Cristallochimica: analisi del legame chimico nei cristalli e presentazione delle principali strutture inorganiche tipiche

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Risultati dell'apprendimento attesi

Alla fine del corso, l’allievo dovrà essere in grado di: interpretare e illustrare la simmetria cristallina attraverso i simboli dei gruppi puntuali e dei gruppi spaziali; illustrare la teoria della diffrazione e i metodi sperimentali diffrattometrici; illustrare come si ricavano informazioni su simmetria, parametri reticolari ed identificazione di una fase cristallina; applicare i principi fondamentali della cristallochimica per descrivere semplici strutture cristalline.

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Programma

CRISTALLOGRAFIA DESCRITTIVA: operazioni di simmetrie, rotazioni, riflessioni e inversione, enantiomorfi, concetto di reticolo, cella primitiva e derivata, notazioni, indici di Miller, simmetrie in 2 dimensioni, reticoli planari, gruppi puntuali, rotazione-traslazione, rotazioni compatibili con la traslazione, rotazione-rotazione, rotoinversione e rotori flessione, derivazione delle 32 classi di simmetria, rotazioni semplici, rotazioni improprie, classi con più assi, classi cristalline e forme, notazione di Schönflies ed internazionale, simmetria in tre dimensioni, reticoli di Bravais, sistemi di coordinate, rototraslazioni e piani di scorrimento, derivazione dei gruppi spaziali, lettura delle tavole internazionali, esempi con i gruppi planari, accenni di teoria dei gruppi, proprietà fisiche e simmetria, reticolo reciproco (definizione, descrizione geometrica) (N.ore: 18)

CRISTALLOGRAFIA DIFFRATTOMETRICA: diffrazione geometrica (Bragg-Laue-Ewald), teoria della diffrazione, diffusione elastica ed inelastica – fluorescenza, teoria cinematica e fattore di struttura, fattore di struttura e simmetria- assenze sistematiche, introduzione ai metodi di risoluzione strutturale, densità elettronica e fattore di struttura-funzione di Patterson, metodi diretti – affinamento strutturale, metodi sperimentali (produzione di raggi-x, monocromatori e rivelatori), metodi sperimentali per il cristallo singolo, metodi sperimentali diffrazione per polveri (Metodo di Rietveld), diffrazione neutronica, diffrazione elettronica (N.ore: 20)

CRISTALLOCHIMICA: tipi di legami e impacchettamenti, legami ionico e regole di Pauling, tipi strutturali, isomorfismo e polimorfismo, politipismo e polisomatismo (N.ore: 8)

CRISTALLO REALE: difetti (N.ore: 2)

DESCRIPTIVE CRYSTALLOGRAPHY: symmetry operations, rotations, reflection and inversion, enantiomorphs, concept of lattice, primitive and derived cell, notations, Miller indices, symmetries in 2 dimensions, planar lattices, point groups, rotation-translation, rotations compatible with translation , rotation-rotation, rotoinversion and rotoreflection, derivation of the 32 classes of symmetry, simple rotations, improper rotations, classes with multiple axes, classes and crystalline forms, Schönflies and international notations, symmetry in three dimensions, Bravais lattices, systems of coordinates, and screw axis and glide planes, the derivation of space groups, reading tables of international, examples with plane groups, outline of group theory, physical properties and symmetry, reciprocal lattice (definition, geometric description) (# hours: 17)

CRYSTALLOGRAPHY/ DIFFRACTION: diffraction geometry (Laue-Bragg-Ewald), theory of diffraction, elastic and inelastic scattering - fluorescence, kinematic theory and structure factor, structure factor and symmetry-systematic absences, introduction to methods of solving structures, electron density and structure factor, function of Patterson, direct methods - structural refinement; experimental methods (production of X-rays, monochromators and detectors), experimental methods for the single crystal, experimental methods for powder diffraction (Rietveld method), neutron diffraction, electron diffraction (# hours: 20)

CRYSTAL CHEMISTRY: types of bonds and packing, ionic bonds and Pauling's rules, structural types, isomorphism and polymorphism, polytypism, polisomatism (# hours: 8)

REAL CRYSTAL: defects (# hours: 2)

 

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Testi consigliati e bibliografia

• I testi base consigliati per il corso sono: lucidi in formatti ppt forniti dal docente • E’ consigliato l’utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: • C. Giacovazzo – Fundamentals of Crystallography – Oxford University Press (2011; ISBN-13: 978-0199573660 ) • M. Dove -  Structure and Dynamics: An Atomic View of Materials- Oxford University Press / Master Series in Physics (2003, ISBN 978-0-19-850678-2) • C. Hammond – Introduzione alla cristallografia- Zanichelli (1994; ISBN-13: 9788808098726) • M. Buerger- Elementary Crystallography: An Introduction to the Fundamental Geometrical Features of Crystals - John John Wiley & Sons (1963 ISBN-13: 978-0471117179) • L. V. Azároff - Elements of X-ray crystallography. - McGraw-Hill (1968; ISBN-13: 978-0070026674)

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Note

Tipologia insegnamento- Tradizionale. Lezioni frontali (N.ore): 48

Frequenza- La frequenza alle lezioni non è obbligatoria.

Modalità di verifica/esame -Scritto e orale con voto finale

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Ultimo aggiornamento: 20/07/2012 16:06
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