|
Содержание
курса | Лабораторные занятия | Литература
Кристаллография.
Геологический факультет МГУ, кафедра кристаллографии и кристаллохимии, тел. 939-49-74.
Автор - доц. Егоров-Тисменко Юрий Клавдиевич.
Курс читается в 1 семестре для студентов специальностей 011100 – геология, 011400 - гидрогеология
и инженерная геология, 011500 – геология и геохимия горючих ископаемых.
Объем курса -54 часа; для специальностей 011100 и 011500 лекции - 18 часов, лабораторные
занятия - 36 часов; для специальности 011400 лекции – 36 часов, лабораторные занятия – 18 часов.
Форма контроля. Проверка домашних заданий, контрольные работы и коллоквиум по завершенным
темам; для специальностей 011100 и 011400 курс завершается экзаменом, для специальности 011500 – зачетом.
Аннотация. Цель курса - краткое изложение основ кристаллографии - науки о вещественном
составе земной коры, являющейся базисом для изучения минералогии, петрографии, геохимии, курса полезных ископаемых,
литологии.; раскрытие кристаллической сущности минералов и вытекающих из этого особенностей физических свойств,
условий образования и поведения в земной коре, путей поисков полезных ископаемых и создания синтетических материалов
с нужными физическими свойствами; обучение студентов практическим навыкам работы с кристаллами, овладение приемами
грамотного описания внешней формы и внутреннего (атомного) строения кристаллов, необходимых для правильной интерпретации
результатов самостоятельной научной работы и понимания специальной литературы; знакомство с методами исследования
кристаллического вещества.
Вверх
Содержание курса.
1. Введение в науку. Предмет кристаллографии, ее место среди других естественных наук. Сущность
понятий “симметрия”, “кристалл”. Основные характеристики кристаллического вещества: однородность, анизотропия,
способность самоограняться, симметрия. Использование метода и идей симметрии в различных областях современной
геологии: при описании реальной формы планеты, ее рельефа и процессов, происходящих на поверхности, при изучении
истории развития земной коры. Основные этапы становления и развития науки о кристаллах. Современные кристаллографические
области знаний: математическая кристаллография, кристаллохимия, минералогическая кристаллография, органическая
кристаллохимия, физическая кристаллография и учение о генезисекристаллов.
2. Симметрия. Операции и элементы симметрии конечных фигур I и II рода (оси симметрии - поворотные,
зеркальные и инверсионные, плоскости симметрии и центр инверсии). Их обозначение в символике Браве. Основной закон
симметрии кристаллов - отсутствие осей 5-го и выше 6-го порядков. Правила взаимодействия операций симметрии и
их использование при выводе 32-х кристаллографических классов. Координатные системы в кристаллографии, категории,
сингонии. Международная символика и символика А.Шенфлиса точечных классов (групп) симметрии. Методы проектирования
кристаллов: сферические, стереографические и гномостереографические проекции. Сетка Вульфа. Координаты j
и r . Закон постоянства углов (закон Н.Стенона) - основа гониометрии.
3. Символы граней и ребер кристаллов. Понятие “символ грани кристалла”, способы его определения.
Индексы Вейса и Миллера. Закон Гаюи - закон рациональности отношений параметров граней. Понятия “единичная грань”
и ее выбор в кристаллах разных сингоний. Символы ребер кристаллов. Уравнение плоскости Ax + By + Cz = D , его
кристаллографическое прочтение. Связь символов граней и ребер кристалла. Графический метод определения символов
граней и ребер кристаллов - метод развития зон.
4. Морфология кристаллов. Понятие “простая форма кристаллов”, ее характеристики. Понятия “облик”
и “габитус” кристалла. Вывод простых форм кристаллов в классах разных сингоний. Комбинационные кристаллы.
5. Рост кристаллов. Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов. Образование
кристаллов в природе. Причины и условия образования кристаллов. Механизмы роста и зарождения кристаллов: молекулярно-кинетическая
теория Косселя-Странского, спиралевидный рост кристаллов. Дефекты кристаллов, их влияние на скорости роста граней
кристаллов. Концентрационные и конвекционные потоки. Влияние симметрии среды на форму растущего кристалла. Пирамиды
роста. Секториальное строение кристалла. Влияние примесей на скорости роста граней кристаллов. Морфологические
особенности реальных кристаллов: скульптура граней, скелетные формы, дендриты, нитевидные кристаллы, сферокристаллы,
сферолиты. Способы выявления истинной симметрии кристаллов. Типы срастаний кристаллов - незакономерные и закономерные
(двойники, эпитаксия и др.). Морфологические критерии в поисковой геологии. Краткие сведения о методах выращивания
кристаллов.
6. Основы кристаллохимии. Предмет кристаллохимии. Законы кристаллографии и основные свойства
кристаллов (анизотропия, симметрия, плоскогранность) в свете решетчатого строения кристаллов. Пространственная
решетка - главный элемент симметрии кристаллических структур, геометрическое выражение трехмерной периодичности
расположения атомов, ионов, молекул. Типы решеток Браве. Понятие “элементарная ячейка=ячейка Браве”, ее параметры.
Трансляционные элементы симметрии - плоскости скользящего отражения и винтовые оси. Общие представления о 230
пространственных группах симметрии и правильных системах точек, их характеристики. Основные понятия и термины
кристаллохимии: координационное число, координационный многогранник, число формульных единиц. Типы химической
связи и их реализация в кристаллических структурах. Гомодесмические и гетеродесмические структуры. Геометрический
характер структур. Кристаллохимические радиусы. Геометрические пределы устойчивости ионных структур. Теория плотнейших
упаковок и ее использование при описании структур кристаллов. Полиэдрический метод изображения структур - метод
Полинга-Белова. Краткие сведения о морфотропии, полиморфизме, политипии, изоморфизме. Кристаллохимия силикатов.
Особенности образования и строения силикатов, их классификация. Изоморфизм в классе силикатов.
7. Физические свойства кристаллов. Скалярные, векторные и тензорные физические свойства
кристаллов, их симметрия. Связь физических свойств кристаллов с их структурой. Плотность. Механические свойства
- твердость, спайность, ковкость, упругость. Оптические свойства кристаллов - показатели преломления, двулучепреломление,
оптическая активность. Иммерсионный метод. Поляризационный микроскоп. Цвет. Электрические и магнитные свойства
кристаллов.
8. Методы исследования внутреннего строения кристаллов. Общие сведения. Дифракционные и спектроскопические
методы исследования вещества. Рентгеновские методы. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллах. Способы получения
дифракционных картин. Рентгенофазовый анализ. Электронография. Нейтронография. Резонансные методы.
Вверх
Лабораторные занятия.
Работа с реальными кристаллами - ложные формы, ложная симметрия. Знакомство с двойниками кристаллов.
Работа с моделями кристаллов минералов. Определение симметрии и построение стереограмм кристаллических многогранников.
Выбор кристаллографических координатных осей и единичной грани в кристаллах разных сингоний. Приемы определения
символов граней кристаллов. Индицирование (на моделях) кристаллов различных сингоний методом развития зон. Определение
простых форм и их характеристика. Решение графических и расчетных задач с применением теорем взаимодействия элементов
симметрии. Определение символов граней и ребер кристаллов различными (графическими и расчетными) способами.
Описание симметрии кристаллических структур по их пространственным моделям - выбор элементарной
ячейки, определение типа решетки Браве, подсчет числа формульных единиц, определение координационных чисел и многогранников,
геометрического характера структуры, описание структуры кристалла в терминах плотнейших упаковок.
Определение типа и формулы кремнекислородного мотива в структурах силикатов. Установление связи
между структурой и свойствами кристаллов.
Вверх
Литература.
- Егоров-Тисменко Ю.К., Литвинская Г.П., Загальская Ю.Г. Кристаллография. М., МГУ, 1992.
- Загальская Ю. Г., Литвинская Г.П., Егоров-Тисменко Ю.К. Геометрическая кристаллография. М., МГУ, 1986.
- Загальская Ю. Г., Литвинская Г.П., Егоров-Тисменко Ю.К. Руководство к практическим занятиям по кристаллохимии.
М., МГУ, 1983.
- Попов Г.М., Шафрановский И.И. Кристаллография. М., Высшая школа, 1972.
Вверх | Содержание
курса | Лабораторные занятия | Литература
|
