Основные задачи курса:

1. Получение студентами представлений о современном состоянии исследований строения минералов и синтетических соединений на электронном уровне, позволяющих рассмотреть, используя новые нетрадиционные представления, основные кристаллохимические концепции, такие, как ионный радиус, химическая связь, степень ионности - ковалентности связи, заряды на атомах, вопросы минералогических классификаций, изоморфизма, влияния кристаллического поля лигандов.

Содержание курса:

1. Основные представления о строении атома и химической связи: уравнение Шредингера, формы орбиталей, правила их перекрывания и s и p-связи, остовные и валентные электроны, sp2- и sp3-гибридизации, правила Гиллеспи, представление о методе Хартри-Фока.
2. Определение химической связи из электронной плотности и характеристики связи по картам ЭП: ряд Фурье, преобразование Фурье, критерий Коппенса, понятие деформационной ЭП
3. Требования к эксперименту:поправки в I(hkl), прецизионное эксперименты для берилла, кордиерита, диоптаза, турмалина, топаза. Типы функций ЭП: полная, деформационная, валентная, полный и деформационный потенциал, Лапласиан от r, мультипольная, карты ошибок.
4. Влияние кристаллического поля на перераспределение 3d электронов атомов: кубическое поле тетраэдра и октаэдра (шпинели), гексагональное поле октаэдра (пирит, кордиерит, Ti2O3, V2O3, Fe2O3), низкосимметричные поля и аппроксимация высокой симметрии (эффект Яна-Теллера в диоптазе и азурите).
5. Характеристики химических связей на примерах исследований силикатов: берилл, кордиерит, диоптаз, топаз, турмалин, датолит, sp3-гибридизация в SiO4-тетраэдре, накопление ЭП на мостиковых атомах О, различие электроотрицательностей и электронного строения в рядах Be, B, Al, Si , определение степени ионности связи.
6. Исследование водородных связей из карт dr: берилл, диоптаз, турмалин, датолит, ЭП молекулы вода, неподеленные пары, бифуркированная связь.
7. Изоморфизм и микроизоморфизм из ЭП: берилл-изумруд-аквамарин, датолит, принцип определения примеси, достижимый уровень и погрешности определения
8. Метод псевдоатома: мультипольная ЭП в модели Хансена-Коппенса, основное выражение, выбор кординатных систем, примеры расчетов, особенности карт.
9. Заряды на атомах из данных ЭП в том числе мультиполей: принцип определения, недостижимость теоретических валентных состояний атомов в кристалле, оценки реальных зарядов из современных определений, степень ионности связи Si-O.
10. Топологические подходы Р.Бейдера:определение химической связи через топологию r, бассейны атомов, линии связи, точки перегиба, закрыто-оболочечные (ионные) и разделенные (ковалентные) взаимодействия, ионность-ковалентность связи. Примеры расчетов Лапласиана от r в силикатах

Содержание 10 семестра:

1. Занятие 23.03.2020г. ( Статья )

Формы и сроки контроля:

1. 9 семестр – экзамен Билеты к экзамену

Справочный материал

1. У.Файф “Введение в геохимию твердого тела”, М.,Мир, 1967.
2. Р.Гиллеспи “Геометрия молекул”, М,Мир, 1975.
3. Дж. Кемпбелл “Современная общая химия”,т.1, М.Мир, 1975.
4. Л. Полинг”Природа химической связи”,М, Госхимиздат,1947ю
5. А.С. Марфунин”Введение в физику минералов”, М,Недра,1974.
6. Г.Пиментел, Р.Спратли ”Как квантовая механика объясняет химическую связь”М,Мир, 1973.
7. В.С.Урусов”Теоретическая кристаллохимия” М,МГУ,1987.
8. Итоги науки и техники, сер.Кристаллохимия, т.20, Электронная кристаллохимия. М., 1986, изд.ВИНИТИ
9. Итоги науки и техники, сер.Кристаллохимия, т.27, Химическая связь и тепловое движение атомово в кристаллах. М., 1993, изд.ВИНИТИ
10. Gibbs G.V., Hill F.C., Boisen M.B. Jr., Phys. Chem. Min. 24, (1997) p.167-178.
11. Белоконева Е.Л. Успехи химии, 68, (4). 1999, с.331-348.

Лектор: