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STRUTTURISTICA CHIMICA DIFFRATTOMETRICA

Dati insegnamento

  • Insegnamento: STRUTTURISTICA CHIMICA DIFFRATTOMETRICA
  • Anno: Primo anno
  • Semestre: Secondo semestre
  • Tipo attività: Attività formative caratterizzanti
  • CFU: 6
  • SSD: CHIM/03

Caratteristiche

TitoloCodiceCFUSSDAmbito disciplinareOre AulaOreOre Laboratorio
Attività formative caratterizzantiB6CHIM/03Discipline chimiche inorganiche e chimico-fisiche48N.D.N.D.

Canali

NESSUNA CANALIZZAZIONE
DocenteDipartimento
GUSTAVO PORTALONE

Obiettivi

La Strutturistica Chimica Diffrattometrica permette di determinare con grande precisione le posizioni atomiche e quindi le lunghezze e gli angoli di legame di molecole in un cristallo singolo. E' una tecnica in cui l'immagine prodotta dalla diffrazione di raggi X dell'insieme di molecole. atomi o ioni nel cristallo viene registrata ed analizzata per poter ricostruire la densità elettronica del reticolo cristallino. La Strutturistica Chimica Diffrattometrica è estremamente potente poichè i risultati sono molto accurati, determinando lunghezze di legame con una precisione di 0.001 Angstrom.
La Strutturistica Chimica Diffrattometrica moderna ha prodotto un enorme impatto verso una più profonda comprensione delle proprietà della materia e della funzionalità di materiali e di entità molecolari di ogni dimensione.
Gli studenti dopo aver frequentato il corso saranno in grado:
1) di identificare le simmetrie cristalline
2) di acquisire una sufficiente conoscenza della teoria e pratica della diffrazione a raggi X
3) di comprendere i principi della determinazione strutturale.

Libri di testo

C. Hammond:”The Basics of Crystallography and Diffraction” 3rd ed. (2009).
M. Ladd & R. Palmer:”Structure determination by X-ray Crystallography” 4th ed. (2003).
C. Giacovazzo (Ed.):"Fundamentals of Crystallography". IUCr OUP 2nd ed. (2002).

Programma

STRUTTURISTICA CHIMICA DIFFRATTOMETRICA (A.A. 2017-18)

Lo stato cristallino
Solidi ionici semplici, con ioni molecolari, molecolari neutri, solidi covalenti, solidi metallici. La simmetria nei cristalli: definizione di operazione di simmetria; operazioni proprie e improprie. Simmetria traslazionale: reticolo di traslazione, cella elementare; gruppi puntuali dei reticoli di traslazione: i sette sistemi cristallini; reticoli non primitivi; il caso dei cinque reticoli piani; reticoli di Bravais; piani reticolari ed indici di Miller; reticoli cristallini; assi elicogiri e piani glide; simmetria puntuale dei reticoli cristallini: le classi cristalline; gruppi spaziali: unità asimmetrica; rappresentazione dei gruppi spaziali; notazione in uso nelle Tabelle Internazionali di Cristallografia; studio di alcuni gruppi spaziali comuni nei sistemi di bassa simmetria;
La diffrazione dei raggi X: diffrazione da polveri e da cristallo singolo
Tecniche di crescita di monocristalli. Sorgenti di raggi X convenzionali e non: tubi a raggi X, radiazione di sincrotrone. Tecniche di rivelazione dei raggi X. Il diffrattometro a cristallo singolo e per polveri. Teoria dell'interazione dei raggi X con la materia: diffusione da un elettrone atomico, da un atomo, da una molecola, da un cristallo. Equazioni di Laue. Diffrazione di Bragg. Il reticolo reciproco. Sfera di riflessione di Ewald e sfera limite. L'intensità dell'onda diffratta. Intensità integrata e sua misura. La legge di Friedel. La diffusione anomala. Funzioni periodiche e serie di Fourier in forma complessa e trigonometrica; Il fattore di struttura. Il fattore di temperatura. La sintesi di Fourier e il problema della fase. Il reticolo reciproco come conseguenza della sviluppabilità in serie di Fourier delle funzioni del punto del reticolo cristallino; sintesi di Fourier della densità elettronica di un cristallo: osservata, calcolata e differenza;. Effetto della simmetria sull’intensità di diffrazione: assenze sistematiche e determinazione del gruppo spaziale. Principali metodi di risoluzione delle strutture cristalline. La funzione di Patterson: vettori interatomici, funzione di Patterson in forma complessa e trigonometrica, simmetria della funzione di Patterson, deduzione di coordinate atomiche dai massimi della funzione di Patterson, metodo dell’atomo pesante. I metodi diretti. Affinamento delle strutture cristalline: il metodo dei minimi quadrati. Accuratezza dei parametri strutturali ottenuti con diffrazione dei raggi X; effetto del moto termico sulle distanze di legame. Il metodo delle polveri: applicazioni e limiti.
Diffrazione di neutroni.
Tecnica X-N. Studio della distribuzione della densità elettronica.
Crystal Engineering
Concetto di sintone; strutture condizionate dalla formazione di legami di idrogeno e di alogeno.