Układy krystalograficzne

Podobne dokumenty
Uniwersytet Śląski Instytut Chemii Zakład Krystalografii. Laboratorium z Krystalografii. 2 godz. Komórki Bravais go

Rodzina i pas płaszczyzn sieciowych

Podstawowe pojęcia opisujące sieć przestrzenną

Laboratorium z Krystalografii. 2 godz.

Położenia, kierunki, płaszczyzny

Aby opisać strukturę krystaliczną, konieczne jest określenie jej części składowych: sieci przestrzennej oraz bazy atomowej.

Rozwiązanie: Zadanie 2

Elementy symetrii makroskopowej.

Międzynarodowe Tablice Krystalograficzne (International Tables for Crystallography)

Międzynarodowe Tablice Krystalograficzne (International Tables for Crystallography)

STRUKTURA KRYSTALICZNA

BUDOWA KRYSTALICZNA CIAŁ STAŁYCH. Stopień uporządkowania struktury wewnętrznej ciał stałych decyduje o ich podziale

Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Wydział

STRUKTURA CIAŁA STAŁEGO

Międzynarodowe Tablice Krystalograficzne (International Tables for Crystallography)

Wykład 5. Komórka elementarna. Sieci Bravais go

STRUKTURA MATERIAŁÓW

Podstawy krystalochemii pierwiastki

Kombinacje elementów symetrii. Klasy symetrii.

KRYSTALOGRAFIA Studia pierwszego stopnia, stacjonarne II rok

Kombinacje elementów symetrii. Klasy symetrii.

Układ regularny. Układ regularny. Możliwe elementy symetrii: Możliwe elementy symetrii: 3 osie 3- krotne. m płaszczyzny przekątne.

Metody badań monokryształów metoda Lauego

Zastosowanie teorii grup. Grupy symetrii w fizyce i chemii.

MATERIA. = m i liczby całkowite. ciała stałe. - kryształy - ciała bezpostaciowe (amorficzne) - ciecze KRYSZTAŁY. Periodyczność

S 2, C 2h,D 2h,D 3d,D 4h, D 6h, O h

Krystalografia i krystalochemia Wykład 15 Repetytorium

Wykład 4: Struktura krystaliczna

Metody badań monokryształów metoda Lauego

Sprawdzian całoroczny kl. II Gr. A x

STEREOMETRIA. Poziom podstawowy

3. Operacje symetrii, macierze operacji symetrii. Grupy punktowe. Przypisywanie grupy punktowej dla zadanych obiektów

Elementy teorii powierzchni metali

Opracowanie: mgr inż. Antoni Konitz, dr hab inż. Jarosław Chojnacki Politechnika Gdańska, Gdańsk 2007, 2016

Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Wydział

Wykład 1. Symetria Budowy Kryształów

ROZDZIAŁ I. Symetria budowy kryształów

STEREOMETRIA CZYLI GEOMETRIA W 3 WYMIARACH

XIII Olimpiada Matematyczna Juniorów

Laboratorium z Krystalografii. 2 godz.

Laboratorium z Krystalografii. 2 godz.

Stereometria bryły. Wielościany. Wielościany foremne

Wstęp. Krystalografia geometryczna

GEOMETRIA PRZESTRZENNA (STEREOMETRIA)

STRUKTURA MATERIAŁÓW. Opracowanie: Dr hab.inż. Joanna Hucińska

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

XII. GEOMETRIA PRZESTRZENNA GRANIASTOSŁUPY

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

KRYSTALOGRAFIA Crystallography. Poziom przedmiotu Studia I stopnia Liczba godzin/tydzień 2W, 1Ćw PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

1.2. Ostrosłupy. W tym temacie dowiesz się: jak obliczać długości odcinków zawartych w ostrosłupach, jakie są charakterystyczne kąty w ostrosłupach.

Konwersatorium z chemii ciała stałego Specjalność: chemia budowlana ZESTAW 3. Symetria makro- i mikroskopowa

Matematyka podstawowa IX. Stereometria

VIII. ZBIÓR PRZYKŁADOWYCH ZADAŃ MATURALNYCH

Geometria analityczna

w jednym kwadrat ziemia powietrze równoboczny pięciobok

Czy pamiętasz? Zadanie 1. Rozpoznaj wśród poniższych brył ostrosłupy i graniastosłupy.

Graniastosłupy mają dwie podstawy, a ich ściany boczne mają kształt prostokątów.

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: JFT s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Wskaźnikowanie rentgenogramów i wyznaczanie parametrów sieciowych Wykład 8

1. Podstawowe pojęcia. Stechiometria w komórce elementarnej. Wyznaczanie gęstości teoretycznej kryształu. Zamiana baz w układach współrzędnych

EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI POZIOM PODSTAWOWY 25 SIERPNIA Godzina rozpoczęcia: 9:00. Czas pracy: 170 minut. Liczba punktów do uzyskania: 50

Kurs ZDAJ MATURĘ Z MATEMATYKI MODUŁ 13 Zadania stereometria

Dydaktyka matematyki (III etap edukacyjny) IV rok matematyki Semestr letni 2017/2018 Ćwiczenia nr 7

Ostrosłupy ( ) Zad. 4: Jedna z krawędzi ostrosłupa trójkątnego ma długość 2, a pozostałe 4. Znajdź objętość tego ostrosłupa. Odp.: V =

Egzamin maturalny z matematyki Poziom podstawowy ZADANIA ZAMKNIĘTE. W zadaniach 1-25 wybierz i zaznacz na karcie odpowiedzi poprawną odpowiedź.

E G Z A M I N P R Ó B N Y nr 1 Grupa B Matematyka wokó nas. Klasa 3

MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, sem. I. dr inż. Hanna Smoleńska

Zagadnienia na powtórzenie

KONKURS ZOSTAŃ PITAGORASEM MUM. Podstawowe własności figur geometrycznych na płaszczyźnie

Opracowanie tablic: Adam Konstantynowicz, Anna Konstantynowicz, Kaja Mikoszewska

Klasa 3.Graniastosłupy.

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

PRZYKŁADOWE ZADANIA Z MATEMATYKI NA POZIOMIE PODSTAWOWYM

Plan wynikowy, klasa 3 ZSZ

Krystalochemia białek 2016/2017

Laboratorium z Krystalografii specjalizacja: Fizykochemia związków nieorganicznych

1 Odległość od punktu, odległość od prostej

Fizyka Ciała Stałego

Regionalne Koło Matematyczne

Pole powierzchni całkowitej prostopadłościanu o wymiarach 5 x 3 x 4 jest równe A. 94 B. 60 C. 47 D. 20

ARKUSZ PRÓBNEJ MATURY Z OPERONEM MATEMATYKA

Grupy przestrzenne i ich symbolika

XV Olimpiada Matematyczna Juniorów

KORESPONDENCYJNY KURS Z MATEMATYKI. PRACA KONTROLNA nr 1

Monochromatyzacja promieniowania molibdenowej lampy rentgenowskiej

GEOMETRIA ELEMENTARNA

Katalog wymagań programowych na poszczególne stopnie szkolne. Matematyka. Poznać, zrozumieć

XI Olimpiada Matematyczna Gimnazjalistów

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Prof. nzw. dr hab. Jarosław Mizera & dr inż. Joanna Zdunek

Skrypt 26. Stereometria: Opracowanie Jerzy Mil

Agnieszka Kamińska, Dorota Ponczek. Matematyka na czasie Gimnazjum, klasa 3 Rozkład materiału i plan wynikowy

Katalog wymagań programowych na poszczególne stopnie szkolne

ZBIÓR ZADAŃ Z MATEMATYKI DLA KLASY II GIMNAZJUM W ZAKRESIE WYMAGAŃ KONIECZNYCH I PODSTAWOWYCH

Symetria w fizyce materii

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z NOWĄ ERĄ

SZCZEGÓŁOWE WYMAGANIA NA POSZCZEGÓLNE OCENY Z MATEMATYKI KLASA II 2016/2017

Transkrypt:

Uniwersytet Śląski Instytut Chemii Zakład Krystalografii Laboratorium z Krystalografii 2 godz. Układy krystalograficzne Cel ćwiczenia: kształtowanie umiejętności wyboru komórki elementarnej i przyporządkowywania komórek do poszczególnych układów krystalograficznych. Studenci ćwiczą na wybranych modelach komórek elementarnych wybór osi krystalograficznych i wyznaczanie ściany jednostkowej oraz czworościanu zasadniczego. Przeprowadzają obliczenia mające na celu wyznaczanie objętości komórek elementarnych. Pomoce naukowe: modele komórek elementarnych. Wstęp teoretyczny Wszystkie kryształy można zaliczyć do jednego z 7 układów krystalograficznych (Tablica 1.). Układy te charakteryzuje kąt między osiami i stosunek osiowy wyznaczony na osiach przez ścianę jednostkową. Ściana jednostkowa jest wzorcem położenia dla wszystkich płaszczyzn sieciowych w krysztale. Jest nachylona względem wszystkich osi, odcina na nich równą liczbę jednostek osiowych, wyróżnia się wielkością, połyskiem i częstością występowania. Stosunek odcinków a:b:c odciętych na osiach krystalograficznych przez ścianę jednostkową nazywa się stosunkiem osiowym (stosunek ten wyznacza się przyjmując odcinek wyznaczony na osi Y za jednostkę). Ściana jednostkowa i trzy płaszczyzny wyznaczone przez osie XY, XZ i YZ wyznaczają czworościan zasadniczy (Rys. 1). Aby scharakteryzować poszczególne układy krystalograficzne wystarczy rozpatrzyć najmniejszą jednostkę, z której zbudowany jest kryształ, czyli komórkę elementarną (Rys. 2.). Rozmiar każdej komórki elementarnej (długość krawędzi) określamy przez parametry sieciowe tzw. odcinki translacyjne, oznaczane literami a 0 (wzdłuż osi X), b 0 (wzdłuż osi Y), c 0 (wzdłuż osi Z) oraz kąty między osiami krystalograficznymi α, β, γ. Kryształy zbudowane z takich samych komórek elementarnych należą do tego samego układu krystalograficznego Długość krawędzi a 0, b 0, c 0 wspólnie z kątami α, β, γ stanowi sześć parametrów nazywanych parametrami sieci przestrzennej.

Wybór komórki elementarnej w sieci przestrzennej jest jednoznacznie określony. Wybieramy komórkę: najprostszą (liczba kątów prostych między krawędziami komórki największa, jak najwięcej krawędzi o równych długościach), o najwyższej symetrii (kształt zgodny z symetrią sieci), najmniejszą (minimalna objętość). Z Ściana jednostkowa Y X Rys. 1. Komórka elementarna z zaznaczoną ścianą jednostkową i czworościanem zasadniczym. Z c 0 X, Y, Z osie krystalograficzne a 0, b 0, c 0 jednostki osiowe (długość krawędzi komórki) α, β, γ kąty między osiami β α b 0 a 0 γ Y X Rys. 2. Przykładowa komórka elementarna

Tablica 1. Układy krystalograficzne Układ krystalograficzny Parametry sieciowe Kształt komórki Regularny a 0 b 0 c 0 90 o Tetragonalny a 0 b 0 c 0 90 o Rombowy a 0 b 0 c 0 90 o Heksagonalny z Trygonalnym a 0 b 0 c 0 90 o o Jednoskośny a 0 b 0 c 0 90 o 90 o Trójskośny a 0 b 0 c 0 90 o Sześcian Prostopadłościan o podstawie kwadratu Prostopadłościan Graniastosłup o podstawie sześciokąta foremnego lub graniastosłup o podstawie rombu Równoległościan z jedną parą ścian ukośnych Równoległościan ukośnokątny Objętość komórki elementarnej Objętość komórki elementarnej (równoległościanu) jest skalarem, dla układu trójskośnego jest określona zależnością: V = a 0 b 0 c 0 (1-cos 2 α-cos 2 β-cos 2 γ +2 cosα cosβ cosγ) 1/2 gdzie: a 0, b 0, c 0 długość krawędzi komórki elementarnej (parametry sieci); α, β, γ kąty między osiami krystalograficznymi

Wykonanie ćwiczenia: Ćwiczenie 1. Korzystając z charakterystyki układów krystalograficznych przedstawionej w Tablicy 1, przyporządkować podane modele komórek elementarnych do poszczególnych układów krystalograficznych. Ćwiczenie 2. Wybrać trzy modele komórek elementarnych różnych układów krystalograficznych. Określić w nich osie krystalograficzne. Pokazać ścianę jednostkową i czworościan zasadniczy. Zadania Zadanie 1 Tlenek miedzi (I) krystalizuje w układzie regularnym, parametr sieci krystalicznej a 0 = 4.2696 Å. Obliczyć objętość komórki elementarnej. Zadanie 2 Bromek potasu krystalizuje w układzie regularnym, objętość komórki elementarnej wynosi V= 287.5Å 3. Obliczyć wartość parametru sieciowego. Zadanie 3 W układzie tetragonalnym krystalizuje związek BaTiO 3. Parametry sieci krystalicznej wynoszą a 0 = 3.994 Å, c 0 = 4.038 Å. Obliczyć objętość komórki elementarnej. Zadanie 4 Parametry sieci krystalicznej związku Na 2 SO 4, który krystalizuje w układzie rombowym wynoszą a 0 = 5.863 Å, b 0 = 12.304 Å; c 0 = 9.821 Å. Obliczyć objętość komórki elementarnej. Zadanie 5 Obliczyć objętość komórki elementarnej ZnS (wurcyt), który krystalizuje w układzie heksagonalnym. Parametry sieciowe wynoszą a 0 = 3.820 Å; c 0 = 6.260 Å. Zadanie 6 Związek FeSO 4 7H 2 O krystalizuje w układzie jednoskośnym. Korzystając z podanych parametrów sieci krystalicznej obliczyć objętość komórki elementarnej. a 0 = 14.077 Å; b 0 = 6.509 Å; c 0 = 11.054 Å; β = 105 36' Zadanie 7 Parametry sieci krystalicznej związku La(NO 3 ) 3 6H 2 O krystalizującego w układzie trójskośnym wynoszą a 0 = 8.924 Å, b 0 = 10.711 Å; c 0 = 6.650 Å; α = 78 53', β = 102 5', γ = 92 2'. Obliczyć objętość komórki elementarnej związku. Zadanie 8 Korzystając ze wzoru na objętość komórki elementarnej dla układu trójskośnego udowodnij, że objętość komórki układu jednoskośnego jest mniejsza niż objętość komórki układu rombowego, jeżeli obie komórki mają te same długości krawędzi a, b i c.

Zadanie 9 Na podstawie zależności geometrycznych wykaż, która z komórek, komórka układu trójskośnego czy rombowego ma większą objętość? Przyjmij, że wartości parametrów sieciowych obu komórek mają te same wartości. Literatura: 1. Z. Kosturkiewicz, Metody krystalografii, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 2004. 2. Z. Trzaska-Durski i H. Trzaska-Durska, Podstawy krystalografii, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003. 3. Z. Trzaska-Durski i H. Trzaska-Durska, Podstawy krystalografii strukturalnej i rentgenowskiej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994. 4. Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż i M. Surowiec, Krystalografia. Podręcznik wspomagany komputerowo, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001. 5. Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż i M. Surowiec, Krystalografia. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.