WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 13 |

«В.С.Урусов, Н.Н.Еремин КРИСТАЛЛОХИМИЯ (краткий курс) Часть 1. Допущено УМО по классическому университетскому образованию в качестве учебного пособия для студентов вузов, ...»

-- [ Страница 1 ] --

Московский Государственный Университет им. М.В.Ломоносова

Геологический факультет

В.С.Урусов, Н.Н.Еремин

КРИСТАЛЛОХИМИЯ

(краткий курс)

Часть 1.

Допущено УМО по классическому университетскому образованию в качестве

учебного пособия для студентов вузов, обучающися по направлению 511000 «Геология» и естественнонаучным геологическим специальностям.

Издательство Московского университета 2004 УДК 548.0 ББК Пособие охватывает тематику лекций первой половины курса «кристаллохимия».

Описываются основные кристаллохимические способы описания атомного строения кристалла. Рассматриваются разнообразные важные для кристаллохимии свойства атомов и изменение этих свойств в процессе образования кристаллических веществ. Описываются силы, действующие на атомы в кристалле, и дается представление о различных типах химического связывания.

Для студентов специальностей «геохимия», а также для магистрантов и аспирантов специальности «кристаллография и кристаллохимия».

Содержание Предисловие Введение Глава 1. Основные способы описания и изображения атомного строения кристалла 1-1. Пространственная решетка. 14 типов ячеек Бравэ 1-2. Пространственные группы симметрии Е. С. Федорова 1-3. Плотнейшие шаровые упаковки 1-4. Координационный полиэдр и координационное число 1-5. Структурные единицы кристалла. мотив структуры 1-6. Полиэдрическое изображение кристаллических структур (метод Полинга - Белова) 1-7. Структурный тип. Изоструктурность, антиизо- структурность, изотипность, гомеотипность. структурный класс 1-8. Кристаллохимические формулы Глава II. Периодический закон и свойства атомов 2-1. Некоторые вводные замечания 2-2. Форма и протяженность электронных оболочек 2-3. Электронные конфигурации элементов. периодическая система элементов Менделеева 2-4. Орбитальные радиусы атомов и ионов 2-5. Потенциалы ионизации и сродство к электрону 2-6. Валентное состояние и гибридизация орбиталей 2-7. Орбитальные электроотрицательности 2-8. Поляризуемость атомов и ионов 2-9. Магнитные свойства атомов и ионов 2-10. Кислотно-основные свойства атомов и ионов Глава III. Силы и энергия сцепления атомов в кристалле 3-1. Предварительные замечания 3-2. Ионная модель и энергия решетки 3-3. Ионы переходных металлов в кристаллическом поле 3-4. Ковалентная связь 3-5. Связи, промежуточные между ионными и ковалентными. степень ионности связи 3-6. Зонная энергетическая структура кристалла: диэлектрики, полупроводники, и металлы.

3-7. Металлическая связь и ее свойства 3-8. Переход от металлической к ковалентной связи 3-9. Остаточная (Ван-дер-ваальсова) связь. дисперсионные силы 3-10. Водородная связь 3-11. Общий взгляд на природу химической связи в кристаллах Глава IV. Атомы в кристалле 4-1. Предварительные замечания 4-2. Эффективные радиусы атомов и ионов 4-3. Распределение электронной плотности и «кристаллические» радиусы атомов 4-4. Эффективные заряды атомов в кристалле 4-5. Сжимаемость и поляризуемость ионов в кристалле Приложения Приложение 1. Таблицы. Приложение 1-1. Электронные конфигурации нейтральных атомов в Периодической Системе элементов Приложение 1-3. Орбитальные радиусы внешних оболочек катионов и анионов Приложение 1-4. Основные типы гибридизации и их геометрические конфигурации Приложение 1-7. Магнитные моменты ионов 3d-переходных металлов Приложение 4. Необходимый минимальный набор структурных типов. Это учебное пособие создавалось на основе материала учебника В.С.Урусова «Теоретическая кристаллохимия» (МГУ, 1987 г.) и отражает содержание курса лекций, который читается на Геологическом факультете МГУ для студентов специальности «геохимия» во 2-м семестре. Оно включает также минимальные сведения для самостоятельных занятий и коллоквиумов (задачи, вопросы) и примерный набор экзаменационных вопросов.

Краткий курс состоит из двух частей: 1-ая часть содержит описание понятий и аппарата кристаллохимии, 2-ая часть дает представление обо всех главных категориях кристаллохимии, которые рассматриваются, в основном, на примерах из структурной минералогии. 1-ая часть включает материал обучения в течение 2-ого семестра, 2-ая часть – в течение 3-его семестра.

Кристаллохимия - одна из тех пограничных наук, которые возникли в начале XX века на пересечениях больших областей классического естествознания. Она связала между собой кристаллографию, науку по существу физическую, и химию. Как и другие пограничные науки (биохимия, геохимия, биофизика и т, п.), она обязана своим рождением той научной революции, которая последовала за великим открытиями года М.Лауэ и Н.Бора. На простом опыте, в постановке которого принципиальную роль сыграли идеи кристаллографов о пространственных решетках кристаллов, М. Лауэ показал, что рентгеновские лучи являются электромагнитными волнами и кристаллы действительно построены, как трехмерные атомные «решетки». В том же году Н. Бор сформулировал квантовые постулаты и теорию строения атома. Рождение основных положений кристаллохимии произошло сразу после создания волновой механики атома в 20-ых годах 20-ого века. Кристаллохимию поэтому можно с полным правом назвать теорией атомной структуры кристаллов.

После этих открытий началось лавинообразное накопление кристаллохимической информации - к 1920 г. было сделано уже несколько десятков структурных расшифровок.

В том же 1920 г. А. Ланде удалось найти геометрический способ определения радиусов ионов, основанный на предположении, что размеры анионов значительно превышают размеры катионов и в некоторых ионных кристаллах первые непосредственно контактируют друг с другом. Несколько позже ( в 1926 г.) В.



Гольдшмидт определил эмпирическим путем радиусы большинства ионов, а через год независимо от него Л. Полинг вывел систему радиусов ионов теоретически на основе квантовой механики атома и рентгеноструктурных данных. Обе системы хорошо совпали между собой и с определениями ионных радиусов Ланде. Это согласование независимых подходов было сильным аргументом в пользу объективного характера эффективных ионных радиусов, которые надолго вошли в качестве основного элемента в аппарат теоретической кристаллохимии.

Благодаря применению рентгеноструктурного анализа кристаллохимия достигла замечательных результатов в выяснении строения отдельных классов соединений.

Примером может служить расшифровка структур и классификация силикатов большого класса минералов и искусственных соединений.

Если до 40-х годов рентгеноструктурные исследования в подтверждали строение, которое приписывала молекулам органическая химия, то затем они стали ведущим способом определения структуры сложнейших молекул. Так, в 1955 г. первой среди белковых кристаллов была расшифрована структура миоглобина, молекула которого состоит из 2500 атомов.

Кристаллохимия завершает исторический ряд естественно-научных дисциплин:

минералогия кристаллография химическая кристаллография кристаллохимия.

Отметим, что она оформилась в самостоятельную ветвь знаний очень быстро, за одно два десятилетия после своего рождения. Тогда же определились и ее задачи, которые не утратили свою актуальность и в наши дни, дополнившись рядом современных направлений. Важной задачей остается ренгеноструктурное определение атомного строения кристаллов, несмотря на то, что атомные структуры громадного большинства минералов уже определены, созданы их структурно-кристаллохимические систематики, а то сравнительно небольшое число новых минералов, которые открываются в мире ежегодно (около 50), довольно быстро поступает в лаборатории, где их структуры расшифровываются с высокой точностью. Дело в том, что совершенствование рентгеновской методики и техники структурных расчетов привело к возможности перейти к решению гораздо более сложной задачи, чем определение координат атомов:

установлению характера распределения электронной плотности в кристаллах. К настоящему времени распределение плотности валентных электронов изучено уже в сотнях кристаллов разной степени сложности и разной природы. Эти сведения чрезвычайно углубили понимание природы связывания атомов к кристаллах. Современное знание законов внутреннего строения кристаллов позволяет осуществить направленный синтез веществ, в том числе в форме монокристаллов, с заранее заданными полезными свойствами. Особое значение приобретает в последнее время кристаллохимическое изучение поведения твердых веществ в экстремальных условиях - при высоких или, наоборот, низких температурах и давлениях. Бурное проникновение компьютерной технологии во все сферы научной деятельности привело к возникновению методов кристаллохимического моделирования и предсказания структуры и свойств кристаллов. Очевидно, создание таких количественных теорий и моделей является конечной целью кристаллохимии, призванной познать природу связей между химическим составом, атомной структурой и физико-химическими свойствами кристаллов.

изображения атомного строения кристалла Каждая научная дисциплина располагает определенным набором понятий, определений и приемов. В этой главе мы рассмотрим те определения и приемы описания кристаллического строения вещества, без которого невозможно дальнейшее изложение материала пособия.

Предполагается, что эти понятия в основном уже были изучены читателями в курсе «Кристаллография», однако в этом пособии авторы сознательно пошли на некоторое повторение материала, так как без их знания невозможно ни дальнейшее изложение курса, ни практическая работа с моделями кристаллических структур.

1. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ РЕШЕТКА. 14 ТИПОВ ЯЧЕЕК БРАВЭ

Из представления об однородности кристалла, трехмерной периодичности в абстрактный геометрический образ - бесконечная пространственная решетка.

Рис. 1. Узловой ряд (а), узловая сетка (б), Рис. 2. 14 ячеек Бравэ - 14 решеток Бравэ пространственная решетка (в). T - трансляция Для ее построения достаточно задать в пространстве четыре точки так, чтобы на одной прямой было не больше двух точек, а в одной плоскости - не больше трех.

Остальные точки бесконечной решетки, которые называются узлами решетки, получаются путем параллельных переносов (трансляций) в трех некомпланарных направлениях. Другими словами, пространственная решетка представляет собой совокупность всех трансляций - трансляционную группу, или группу переносов.

Совокупность узлов, расположенных на прямой, соединяющей любые два узла решётки, называется узловым рядом (рис. 1, а), а в плоскости, определяемой тремя произвольными узлами, не лежащими на одной прямой, - узловой сеткой (рис. 1, б).

Параллелепипеды, образованные узлами решетки, называются ячейками решетки (рис.

1, в). Ячейка называется примитивной, если узлы располагаются только в вершинах ячейки (как на рис. 1, в). В одной и той же решетке можно выбрать различными способами бесконечное множество примитивных ячеек, отличающихся друг от друга по величине ребер и углов между ними. Объем примитивной ячейки не будет зависеть от ее формы и останется постоянным - это объем, приходящийся на один узел решетки.

Чтобы выбрать ячейку, наиболее полно отражающую все особенности данной решетки, нужно придерживаться следующих простых правил: 1) симметрия ячейки должна соответствовать симметрии решетки в целом; 2) число прямых углов в ячейке должно быть максимальным; 3) объем ячейки должен быть минимальным.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 13 |
 



Похожие работы:

«Принят Государственной Думой 12 марта 1999 года Одобрен Советом Федерации 17 марта 1999 года Настоящий Федеральный закон направлен на обеспечение санитарноэпидемиологического благополучия населения как одного из основных условий реализации конституционных прав граждан на охрану здоровья и благоприятную окружающую среду. Глава I. Общие положения Федеральным законом от 8 ноября 2007 г. N 258-ФЗ в статью 1 настоящего Федерального закона внесены изменения Федеральным законом от 18 декабря 2006 г. N...»

«2.3. КЛАСТЕР НАНОХИМИЯ И ЭКОЛОГИЯ Целью образования кластера является координирование научно-исследовательской и инновационной деятельности 11 учебно-научных лабораторий химического отделения Института естествознания, комплексного и более продуктивного использования закупаемого в 2008 году научного оборудования в рамках реализации ИОП, рост качества подготовки специалистов посредством повышения уровня аудиторной работы, научно-исследовательской деятельности студентов и преподавателей на...»

«Об авторах: П. А. Оржековский — доктор педагогических наук, профессор, зав. кафедрой методики преподавания химии МИОО Н. Н. Богданова — ст. преподаватель кафедры методики преподавания химии МИОО Е. Ю. Васюкова — ст. преподаватель кафедры методики преподавания химии МИОО Л. М. Мещерякова — ст. преподаватель кафедры методики преподавания химии МИОО Оржековский П. А. О-65 ЕГЭ 2014. Химия : сборник заданий / П. А. Оржековский, Н. Н. Богданова, Е. Ю. Васюкова и др. — М. : Эксмо, 2013. — 240 с. —...»

«УДК 54(07) ББ К 24.1 Г64 Рецензенты: Кафедра химии Хабаровского государственного педагогического университета (завкафедрой канд. хим. наук, доц. Л. Д. Литвищенко); доц. кафедры химии Дальневосточного государственного университета путей сообщения, канд. техн. наук О. В. Новикова. Научный редактор канд. хим. наук, доц. Т. Б. Панасюк Гомза Т. В., Филиппова Г. А., Хромцова Е. В. Г64 Химия: лабораторный практикум для студентов технических вузов. Учеб. пособие / Под ред. Т. В. Гомза. — 2-е изд. стер....»

«К.А. КАРПОВ ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТРЕНАЖЕРОВ И КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ НЕФТЕГАЗОХИМИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ИЗДАТЕЛЬСТВО САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО УНИВЕ РСИТЕТА 2013 2 ББК 35 К 26 Утверждено редакционно-издательским советом СПбГЭУ Карпов К.А. К 26 Особенности применения тренажеров и компьютерного моделирования на предприятиях нефтегазохимического комплекса / К.А. Карпов. – СПб. : Изд-во СПбГЭУ, 2013. – 75 с. В монографии проводится комплексное...»

«Серия Инновационный Университет ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ РЕАЛИЗАЦИИ ИННОВАЦИОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ Под редакцией Ю. П. Зинченко, И. А. Володарской Издательство Московского университета 2007 УДК 378.1; 159.9:37.015.3 ББК 74.58; 88.4 П86 Серия Инновационный Университет Психолого-педагогическое сопровождение...»

«ПЕНЗА 2011 Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Пензенский государственный университет ОБЩАЯ ХИМИЯ Программа, методические указания и контрольные задания по общей химии ПЕНЗА 2011 УДК 54I О 28 Приведены рабочая программа курса Общая химия и варианты контрольных работ. Даны методические указания по выполнению типовых заданий. Работа подготовлена на кафедре Химия и предназначена для студентов первого курса заочного факультета. Табл. 4, библиогр. 7 назв....»

«Серия Золотой фонд Химтеха Максимов Александр Иванович Биобиблиографический указатель Иваново 2013 УДК [016 : 929] : 544.55 ББК 91.9 : 22.333я1 М 171 Составители: В. А. Титов, В. В. Ганюшкина Под общ. ред. О. И. Койфмана Руководитель проекта член-корреспондент РАН О. И. Койфман Максимов Александр Иванович: биобиблиограф. указ. / сост.: В. А. Титов, В. В. Ганюшкина; под общ. ред. О. И. Койфмана; Иван. гос. хим.-технол. ун-т, Информационный центр. – Иваново, 2013. – 116 с. – (Серия Золотой фонд...»

«Перечень учебно-методического и программного обеспечения: Учебники: 1. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 10 класс. М.: Просвещение, 2009. 2. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 11 класс. М.: Просвещение, 2009 Дидактические материалы для учителя: 10 класс 1. Горковенко М.Ю. Поурочные разработки по химии. 10 класс.- М.: Вако, 2010. 2. Органическая химия: 10-11 классы: Книга для учителя. – М.: Издательство Первое сентября, 2003. 3. Гара Н.Н. Химия. Уроки в 10 классе: пособие для учителя. – М.:...»

«В.А. Каня АВТОМОБИЛЬНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Курс лекций для студентов специальности 190601 Автомобили и автомобильное хозяйство Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности Автомобили и автомобильное хозяйство направления подготовки Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования Омск Издательство СибАДИ 2006 УДК 629.113.002.3.004 ББК...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.