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Cristallografia

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Crystallography

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Anno accademico 2014/2015

Codice dell'attività didattica
MFN1263
Docente
Fernando Camara Artigas (Titolare del corso)
Corso di studi
Scienza e Tecnologia dei Materiali
Anno
2° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
GEO/06 - mineralogia
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
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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.

The course is divided into
- Crystallography descriptive: the student will be given the tools to
describe the symmetries present in a crystal; the reciprocal lattice will be
also described.
- X-ray diffraction crystallography: a description of the experimental diffraction techniques using the kinematic theory of diffraction with the aim of providing the students with the tools to extract information on the structure of crystalline materials from experimental data.
- Crystal chemistry: analysis of chemical bonding in crystals and presentation of the main types of inorganic structures

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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.

The course is divided into
- Crystallography descriptive: the student will be given the tools to
describe the symmetries present in a crystal; the reciprocal lattice will be
also described.
- X-ray diffraction crystallography: a description of the experimental diffraction techniques using the kinematic theory of diffraction with the aim of providing the students with the tools to extract information on the structure of crystalline materials from experimental data.
- Crystal chemistry: analysis of chemical bonding in crystals and presentation of the main types of inorganic structures

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame scritto e orale con voto finale

Written and oral examination with final grade

 

Scritto e orale con voto finale Written and oral examination with final grade

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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) • M. Prencipe - Elementi di Cristallografia Geometrica - Levrotto & Bella (2012; ISBN 8882181650; http://www.levrotto-bella.net/products/12646-elementi-di-cristallografia-geometrica.aspx)

The recommended basic texts for the course are ppt slides provided by the teacher
The following material is recommended for insights and additions:
• 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 - Introduction to crystallography - Zanichelli (1994, ISBN-
13: 9788808098726)
• M. Buerger-Elementary Crystallography: An Introduction to the
Fundamental Geometrical Features of Crystals - John Wiley (1963 ISBN-
13: 978-0471117179)
• LV Azaroff - Elements of X-ray crystallography. - McGraw-Hill (1968,
ISBN-13: 978-0070026674)
• M. Prencipe - Elementi di Cristallografia Geometrica - Levrotto & Bella
(2012; ISBN 8882181650; http://www.levrotto-bella.net/products/12646-
elementi-di-cristallografia-geometrica.aspx)

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Note

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

Frequenza- La frequenza alle lezioni non è obbligatoria, ma fortemente consigliata.

Lessons, 48 hours

Attendance is not mandatory but strongly recommended

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Ultimo aggiornamento: 18/05/2015 10:54
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