Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
«Структурная химия и кристаллохимия»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Южный федеральный университет»
Химический факультет
УТВЕРЖДАЮ
Декан ______________ Б.
"_____"__________________20___г.
Рабочая программа дисциплины
«Структурная химия и кристаллохимия»
Направление подготовки
020300 Химия, физика и механика материалов
Квалификация выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
Ростов-на-Дону
2010
1. Цели освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины является приобретение знаний, умений и навыков, перечисленных ниже в п. 3 для понимания закономерностей «состав-структура-свойство» материалов и использования их при отборе и модифицировании наиболее подходящих известных материалов и направленном поиске новых материалов.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла и изучается в шестом семестре. Она опирается на знание предшествующих дисциплин «Строение атома и химическая связь» (или «Строение вещества»), «Неорганическая химия», «Органическая химия», «Информационные технологии и обработка информации», «Практикум по информатике». Студент должен иметь базовые знания по строению атома, периодическому закону, типам химической связи и условиям их образования. В курсе «Структурная химия и кристаллохимия» эти знания должны быть закреплены, углублены и проверены детальным изучением конкретного фактического материала. Кроме того, студент должен иметь элементарные навыки работы с персональным компьютером: работы в ОС Windows, создания, редактирования и сохранения документов MS Word и MS PowerPoint, расчётов по формулам в MS Excel, поиска файлов на жёстком диске и в базах данных, пользования Internet Explorer или другим браузером (предпочтительно FireFox, поскольку он установлен на компьютерах библиотеки). Это необходимо для поиска и анализа структурной информации в базах данных и в сети, для решения задач и оформления результатов в виде текстов и презентаций (при работе над рефератом).
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
- частично формируются следующие компетенции:
ПК-14, 15, 20, 22, 24.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
в области геометрической кристаллографии и кристаллофизики:
- владеть основными понятиями теории симметрии кристаллов и текстур, знать систематику кристаллов по категориям, сингониям, решёткам Бравэ, точечным и пространственным группам, систематику материальных и полевых тензоров;
- уметь по символу пространственной или точечной группы определять наличие единичных направлений, полярность/неполярность, возможность пьезоэлектрического и пироэлектрического эффекта, характер оптической анизотропии и другие характеристики, зависящие от симметрии;
в области кристаллохимии:
- владеть основными понятиями о структурных типах, правильных системах точек, изоструктурности, полиморфизме, политипии и морфотропии, плотнейших упаковках одинаковых сфер;
- уметь находить структурную информацию в литературе, интернете и базах данных (ICSD, PDF-2), визуализировать и анализировать её с помощью специальных программ (например, Diamond), рассчитывать валентности связей и проверять локальный баланс валентности;
в области координационной химии:
- знать основные принципы, определяющие координацию (как общие, не зависящие от типа связи, так и специфические для разных типов связи), знать важнейшие координационные группы до КЧ 12 и уметь давать обоснованный прогноз координации каждого компонента на основе химического состава вещества;
- знать классификацию веществ по типам связи и по связности, понимать её относительный характер, знать влияние связности на физико-химические свойства и уметь давать обоснованный прогноз связности и свойств на основе координации и типа связи;
в области химии разупорядоченных кристаллов:
- знать основные типы точечных и протяжённых дефектов и условия их образования и залечивания;
- владеть методикой квазихимического описания дефектов и уметь качественно прогнозировать влияние дефектности на транспортные свойства;
- знать принципы изоморфных замещений и уметь выбирать наиболее подходящие изо - и гетеровалентные легирующие добавки;
- уметь выводить формулы вероятных стехиометрических соединений заданного структурного типа с позиционным беспорядком;
в области фактических сведений:
- знать не менее 38 простейших и важнейших неорганических структурных типов (включая не менее трёх сегнетоэлектрических и не менее двух сверхпроводящих): координацию каждого компонента, симметрию, связность структуры, связь с более простыми типами (включая плотнейшие упаковки), условия существования, значение в материаловедении.
4.Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.
50 часов лекции, 34 часа - семинары, 24 часа - самостоятельная работа, 36 часов - подготовка к экзамену.
№ п/п | Раздел дисциплины | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости | ||
лекции | семин. | самост. | ||||
1 | Введение. Источники структурной информации и способы ее обработки | 2 | - | - | - | |
2 | Основные понятия | 2 | 2 | - | уо | |
3 | Геометрическая кристаллография и элементы кристаллофизики | 6 | 6 | 2 | уо, ср | |
4 | Основные понятия кристаллохимии | 6 | - | - | уо | |
5 | Общие сведения о координации | 4 | 2 | 4 | ср | |
6 | Ковалентные структуры. Структурная химия s - и p-элементов | 2 | 2 | 1 | уо, ср | |
7 | Ионные и ионно-ковалентные структуры | 6 | 4 | 3 | ср, уо | |
8 | Структурная химия d-элементов в ионных и ионно-ковалентных структурах | 5 | 3 | 2 | ср, уо | |
9 | Плотнейшие упаковки (ПУ) одинаковых сфер | 3 | 3 | 1 | ср, уо | |
10 | Металлические структуры | 2 | 2 | 1 | ср, уо | |
11 | Важнейшие неорганические структурные типы | 1 | 1 | 2 | уо | |
12 | Обзор гетеродесмичных структур | 3 | 3 | - | ср, уо | |
13 | Обзор типов связи и взаимных переходов между ними | 2 | - | - | ср, уо | |
14 | Дефекты в кристаллах и их влияние на свойства | 6 | 2 | 2 | ср, уо | |
15 | Защита рефератов | - | 4 | 6 | ||
ИТОГО | 50 | 34 | 24 |
Примечание к таблице: ср – самостоятельная работа (письменное решение задач), уо – устный опрос.
5. Образовательные технологии
Дисциплина состоит из лекционного курса, семинарских занятий, индивидуального решения задач (в том числе по базам данных на компьютере), написания и презентации реферата и завершается экзаменом. Лекции сопровождаются демонстрациями моделей и компьютерными презентациями. При малом числе студентов нет нужды в чётком делении между лекциями и семинарами, и многие лекции проводятся в форме беседы. Почти всегда предлагаются индивидуальные задачи по теме только что прослушанной или предыдущей лекции. К интерактивным формам относятся поиск и анализ структурной информации – диалог с компьютером, защита реферата (презентация, вопросы и ответы, обсуждение) – диалог с группой.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Для текущего контроля успеваемости существует набор из 55 типовых задач:
Задачи 1-32 из пособия [14];
Задачи 01, 05, 10-13, 16, 17 из пособия [15];
Задания 3.1-3.15 из учебника [16].
Большинство из них – во многих вариантах, так что каждый студент решает индивидуальные задания. В распоряжении студентов имеются компьютеры, на которых они могут работать самостоятельно. Решения части задач представляются преподавателю в письменном виде, решения другой части представляются устно всей группе и обсуждаются на семинаре.
Темы рефератов предлагаются по возможности связанные с тематикой научной работы студента и всякий раз новые, так что рефераты невозможно найти в готовом виде в интернете. Существуют «Общие рекомендации к написанию реферата по структурной химии и кристаллохимии», и к каждой теме даётся список более конкретных вопросов.
Ниже приводится несколько примеров тем рефератов:
Строение SbSI и его аналогов в полярной и неполярной фазе
Сравнительная характеристика строения PbRO3 (R=Ge, Te, Ti, V)
Строение Sn2P2S6 и его аналогов в полярной и неполярной фазе
Порядок и беспорядок в сложных перовскитах типа PbM1/2R1/2O3 и Pb2MRO6
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Рекомендуемая литература
Основная
1. Ф. Структурная неорганическая химия. В трех томах. М. 1986.
2. Б. Кристаллохимия. М. : Химия. 1971.
3. С. Теоретическая кристаллохимия. М.1987.
4. П. Кристаллография. М.: Высшая школа. 1976.
5. С. Физика кристаллических диэлектриков. М.: Наука. 1968. Гл. 1, 2, 9.
6. Современная кристаллография (под ред. Б. К. Вайнштейна). Т. 4. М.: Наука. 1981. Гл. 1.
7. Неорганическая стереохимия. М. 1985.
8. Геометрия молекул. М.1975.
9. И., Я., М. Теория строения молекул. Ростов: Феникс. 1997. Гл. 10, 11.
10. Журнал Всесоюзного хим. общества. 1989. № 4 (выпуск посвящен ВТСП).
11. Химия твердого тела. В двух томах. М. 1988.
12. В. Физическая химия твёрдого тела. Кристаллы с дефектами. М.: Высшая школа. 1993.
13. Б. Структурная неорганическая химия. Ростов-на-Дону: ЮФУ. 2007 (пока только в электронном виде).
14. Б., А. Задачник по структурной химии с примерами решений. Ростов-на-Дону: ЮФУ. 2007 (пока только в электронном виде).
15. Б., А. Задачник по химии твёрдого тела с примерами решений. Ростов-на-Дону: ЮФУ. 2007 (пока только в электронном виде).
16. Б., Л., А. Рентгенография (электронный учебник). Ростов-на-Дону: ЮФУ. 2008. Модуль 3.
17. Б., А. Поиск и анализ структурной информации в ICSDDEMO. Мультимедийное пособие. Ростов-на-Дону: ЮФУ. 2007.
18. А. Анализ кристаллических структур программой Diamond. Компьютерная презентация (ppt). Ростов-на-Дону: ЮФУ. 2007.
Дополнительная
19. Маррел Дж. и др. Теория валентности. М. 1968.
20. Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. В трех томах. М. 1969.
21. М., М. Физико-химические основы неорганической химии. М. 1984.
22. Некоторые главы структурной неорганической химии. М. 1993.
23. Нараи- Неорганическая кристаллохимия. Будапешт. 1969.
24. С. Кристаллохимическая систематика минеральных видов. Киев.1966.
25. Структурная химия силикатов. М. 1988.
26. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М. : Физматгиз. 1961.
27. С. Неорганическая химия. М. 2003.
28. Строение твердых тел и поверхностей. М.1990.
29. Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество. М. 1972.
30. А. и др. Координационная химия. 1999. Т. 25. № 7. С.483-497.
31. С. Структурная химия. Факты и зависимости. М.: МГУ. 2000.
32. Егоров- Л., П., Г. Кристаллография. М.: МГУ. 1992.
Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
MS Office, STRUVIR, демо-версии программы Diamond и баз данных ICSD и PDF-2, а также одна полная лицензионная база PDF-2 (выпуск 2007 г.).
Через прокси-сервер ЮФУ (например, из библиотеки) имеется доступ к полным текстам журналов большинства ведущих научных издательств.
Студентам рекомендуются специализированные поисковые системы Scholar. и .
Кроме того, через цифровой кампус и [13-15, 17, 18].
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лаборатория располагает набором из приблизительно 60 шаростержневых и полиэдрических моделей решёток и структур, большим набором молекулярных моделей, деталей для самостоятельного моделирования и компьютерами, на которых установлены перечисленные выше программы и базы данных, а также пособия, перечисленные в списке литературы [13-18] и сканированные копии ряда книг [1, 3, 4, 6, 8, 9, 11, 19, 26, 28, 31]. Большинство перечисленных книг и журналов имеется также в библиотеке химического факультета.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки 020300 – Химия, физика и механика материалов.
Автор: доцент В. Б. Налбандян
Рецензент: доцент А. В. Лесин
Программа одобрена на заседании УМК химического факультета ЮФУ
от _24.12.2010_ года, протокол № _8_.
Основные порталы (построено редакторами)