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Oggetto:
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Cristallografia

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Crystallography

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Anno accademico 2015/2016

Codice dell'attività didattica
MFN1263
Docenti
Fernando Camara Artigas (Titolare del corso)
Mauro Prencipe (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
Prerequisiti
Conoscere le diverse unità di misura. Concetti base della Chimica Generale e Inorganica del primo anno. Basi di fisica delle onde, calcolo differenziale e trasformate di Fourier.
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Sommario insegnamento

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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.
  • Cristallografia diffrattometrica: tramite la teoria 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 semplici.

The course is divided into

  • Descriptive Crystallography: 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 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 simple inorganic structures
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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione:

  • Conoscenza adeguata delle nozioni fondamentali della simmetria cristallina e la sua descrizione attraverso i simboli dei gruppi puntuali e dei gruppi spaziali;
  • Conoscenza adeguata delle nozioni fondamentali della teoria della diffrazione e i metodi sperimentali diffrattometrici;
  • Conoscenza adeguata delle nozioni fondamentali della cristallochimica per la classificazione su base strutturale delle sostanze cristalline semplici.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

  • capacità di applicare la conoscenza della simmetria cristallina per la sua descrizione attraverso i simboli dei gruppi puntuali e dei gruppi spaziali, e per ricavare informazioni sulla simmetria
  • capacità di applicare la conoscenza della teoria della diffrazione ai metodi sperimentali diffrattometrici per la determinazione dei parametri reticolari ed l’identificazione di una fase cristallina;
  • capacità di applicare i principi fondamentali della cristallochimica per descrivere semplici strutture cristalline.

Knowledge and understanding:

  • knowledge of the basics concepts of crystal symmetry and its description through the symbols of the point groups and space groups;
  • knowledge of the basics concepts of the theory of diffraction and methods experimental diffraction;
  • knowledge of the basics of crystal chemistry on a structural basis for the classification of crystalline substances simple.

Applying knowledge and understanding:

  • ability to understand and to apply the knowledge of the crystal symmetry for description of crystalline material through the symbols of the point groups and space groups, and to derive information on symmetry;
  • ability to apply the knowledge of the theory of diffraction and of the experimental diffraction methods for the determination of the lattice parameters and the identification of a crystalline phase;
  • ability to apply the basic principles of crystal chemistry to describe simple crystal structures.
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Modalità di insegnamento

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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Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento si articolerà nelle seguenti valutazioni:

prova scritta

Consiste in 5 domande su argomenti trattati nel corso. Prevalentemente problemi simili a quelli che saranno presentati durante le lezioni, e riportate alla voce materiale didattico. La durata della prova scritta è di 2 ore.  La prova scritta è propedeutica per la prova orale. Il superamento ha validità nel corso accademico.

prova orale

Per accedere alla prova orale è necessario aver superato nello stesso anno accademico la prova scritta. La prova orale consisterà in due domande sugli argomenti trattati nelle lezioni. 

Il voto finale sarà quello ottenuto nella prova orale.  Il calendario delle sessioni d’esame è riportato nella piattaforma ESSE3. Sessioni straordinarie possono essere richieste solo da studenti in prossimità di discutere la tesi e aventi questo come ultimo esame.

The exam will consist of the following assessments:

written test

It consists of 5 questions on topics covered in the lessons. Mainly problems similar to those that will be presented during the lessons, available in the web page. The duration of the written test is 2 hours. The written test must be evaluated as sufficient to be admitted to the oral examination. Admission to the oral examination is valid during the academic year.

oral examination

To gain access to the oral examination students must have passed in the same academic year the written test. The oral examination will consist of two questions on the topics covered in the lessons.
The final grade will be obtained in the oral test. The calendar of exam sessions is provided in platform ESSE3. Extraordinary sessions may be requested only by students close to discuss the thesis and having this as a final exam.

 
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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)

 

Testi consigliati e bibliografia

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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)
  • W. Borchardt-Ott - Crystallography - SApringer-Verlag  (1995 ISBN: 3-540-59478-7, 2nd Ed.)
  • 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 – Introduzione alla cristallografia- Zanichelli (1994; ISBN-13: 9788808098726)
  • W. Borchardt-Ott - Crystallography - SApringer-Verlag  (1995 ISBN: 3-540-59478-7, 2nd Ed.)
  • 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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Orario lezioni

GiorniOreAula
Lezioni: dal 28/09/2015 al 22/01/2016

Nota: Per l'orario dettagliato consultare la pagina "Orario Lezioni"
http://stmateriali.campusnet.unito.it/do/lezioni.pl

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Ultimo aggiornamento: 30/07/2015 11:32