Лекционный курс ОСНОВЫ КРИСТАЛЛОХИМИИ доктор химических наук,

Электронно-лекционный курс.
Пособие разработано в рамках реализации
Программы развития НИУ-НГУ.
кафедра

неорганической химии ФЕН НГУ

13 лекций, 384 слайда

структурные представления у студентов – химиков и физиков и знакомящий

их с основными чертами строения важнейших классов кристаллических веществ и их связями с физико-химическими свойствами за счет теоретического и практического усвоения:
симметрийного и алгебраического аппарата описания молекул, кристаллов и кристаллических структур;
 основ общей, описательной и прикладной кристаллохимии;
 структурных особенностей некоторых классов химических соединений и вытекающих из них физических свойств;
 структурного подхода к физико-химическим явлениям.

ФЕН и ФФ НГУ, а также может быть полезным для

студентов других факультетов, аспирантов, научных сотрудников и иных специалистов, интересующихся основами структурной кристаллографии, структурного анализа и кристаллохимии. Предмет кристаллохимии рассмотрен с охватом широкого круга химических соединений и структурной трактовкой некоторых важных понятий химии и физической химии. В лекциях изложены теория кристаллической решетки и симметрия молекул и кристаллов, элементы рентгеноструктурного анализа, общие разделы кристаллохимии, ее главные категории и понятия, а также описаны кристаллические структуры важнейших классов химических веществ.
Лекции дают в сжатой форме теоретический, описательный и иллюстративный материал об основных разделах структурной кристаллографии и кристаллохимии, необходимых для современного химика или физика, работающего в химии. В описательной части приведены также краткие сведения о строении таких химических веществ как жидкие кристаллы, кластеры, молекулярные комплексы, соединения включения, координационные полимеры.
Учебное пособие поможет студентам в ходе занятий по одноименному спецкурсу, существенно расширит их эрудицию в области структурной химии.

1
Введение в предмет, краткие исторические сведения. Особенности кристаллического состояния.
Предмет и

задачи современной кристаллохимии. Кристаллическая структура, ее модели и аспекты.
Пространственная (трансляционная) решётка кристалла и ее элементарная ячейка.
Преобразования систем кристаллографических координат.

Часть II. Структурная кристаллография

Лекция 2
Симметрия, операции и элементы симметрии. Закрытые симметрические преобразования.
Взаимодействие закрытых операций симметрии, точечные группы симметрии.
Системы эквивалентных точек (позиций). Единичные и полярные направления.
Полярность и хиральность молекул и кристаллов.

и элементы симметрии, пространственные группы симметрии.
Общие и частные правильные

системы точек пространственных групп, их характеристики.
Изображение пространственных групп.

Лекция 4
Основные структурные параметры и основные стереохимические характеристики структуры.
Координационное число и координационные многогранники.
Упорядоченные, дефектные и разупорядоченные структуры.
Собственная симметрия координационных полиэдров, молекул и сложных ионов.
Структурный тип. Изоструктурность (изотипность), антиизоструктурность, гомеотипия, гетеротипия.

Часть III. Общая кристаллохимия

ионов.
Потенциальная энергия ионной решетки, константа Маделунга.
Лекция 6
Гомодесмические и гетеродесмические

структуры, структурные единицы кристалла. Основные структурные мотивы.
Основные структурообразующие факторы. Структура перовскита. «Основной закон кристаллохимии».

Лекция 7
Кристаллохимические критерии устойчивости ионных кристаллов. Правила Полинга и О’Киффа.
Принцип равномерности и принцип плотной упаковки.
Плотнейшие и плотные шаровые упаковки. Плотноупакованные структуры.

Лекция 8
Изоморфизм. Твёрдые растворы замещения. Правила Вегарда, Ретгерса, Гольдшмидта.
Изовалентные и гетеровалентные замещения. Твёрдые растворы вычитания и внедрения.
Фрагментарные структуры. Эпитаксия.

полиморфных переходах, их классификация.
Часть IV. Описательная кристаллохимия
Лекция 10
Важнейшие структуры

простых веществ – металлов и неметаллов.
Стехиометрическая классификация структур. Символ Пирсона.
Основные структурные типы бинарных соединений.
Структуры простых и сложных оксидов.
Силикаты. Фазы кремнезёма. Стишовит.
Кристаллохимия высоких давлений.

Лекция 11
Молекулярные структуры.
Упаковка молекул в кристалле, правила Китайгородского.
Разупорядочение молекул в кристаллах. Жидкие кристаллы.
Структура льда, гидратов и других соединений с водородными связями.

свойства. Степень зависимости свойств от строения.
Структура и механические свойства.
Виды

магнитного упорядочения. Понятие о магнитной структуре.
Ферроики. Пиро- и пьезоэлектрики. Твёрдые электролиты. Нелинейно-оптические материалы.

Часть V. Прикладные аспекты кристаллохимии

Лекция 13
Введение в кристаллохимический дизайн. Химический и модульный подходы.
Инженерия кристаллов, координационные полимеры.
Особенности кристаллохимического дизайна неорганических соединений.
Перовскит, его производные и применение.
Дизайн материалов на основе молибдатов и вольфраматов.

А. Основы кристаллографии. М.: Изд-во физ.-мат. лит., 2004.
Современная кристаллография

/ Под ред. Б. К. Вайнштейна. М.: Наука, 1979. Т. 1.

Бокий Г. Б. Кристаллохимия. М.: Наука, 1971.

1986.
Пенкаля Т. Очерки кристаллохимии. Л.: Химия, 1974.
Егоров-Тисменко Ю. К.

Кристаллография и кристаллохимия. М.: Изд-во КДУ, 2005

Урусов В. С., Еремин Н. Н. Кристаллохимия. Краткий курс. М.: Изд-во МГУ, 2010

Новосибирск: НГУ, 2007.

2. Солодовников С. Ф. Основные термины и понятия

структурной кристаллографии и кристаллохимии. Словарь-пособие. Новосибирск: ИНХ СО РАН, 2005.

3. Солодовников С. Ф. Основы кристаллохимии. Учебное пособие. Новосибирск: НГУ, 2012.

4. Солодовников С. Ф. Программа курса «Основы кристаллохимии». Новосибирск: НГУ, 2012.

5. Солодовников С. Ф. Задачи и методические указания по структурной кристаллографии м кристаллохимии. Учебно-методическое пособие. Новосибирск: НГУ, 2013.

Эти пособия можно найти на сайте кафедры неорганической химии ФЕН НГУ: http://icchair.niic.nsc.ru/  полезные файлы.

Учебные пособия