Cristallochimica
A.A. 2018/2019
Obiettivi formativi
Il corso intende fornire una panoramica dei moderni metodi relativi allo studio del legame chimico nei solidi tramite metodi sperimentali e computazionali.
Risultati apprendimento attesi
(1) Competenze di cristallografia di base, incluse la capacità di comprendere e interpretare una figura di diffrazione di raggi X da cristallo singolo e giudicare la bontà di un esperimento.
(2) Competenze di algebra vettoriale in sistemi di riferimento non-cartesiani.
(3) Conoscenza dei metodi moderni per lo studio del legame chimico nei solidi nello spazio reale, con particolare focus sull'analisi topologica della densità elettronica in accordo con la Teoria Quantistica degli Atomi nelle Molecole.
(2) Competenze di algebra vettoriale in sistemi di riferimento non-cartesiani.
(3) Conoscenza dei metodi moderni per lo studio del legame chimico nei solidi nello spazio reale, con particolare focus sull'analisi topologica della densità elettronica in accordo con la Teoria Quantistica degli Atomi nelle Molecole.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Simmetrie puntuali (riepilogo). Simmetrie traslazionali. Elementi di teoria dei gruppi, gruppi spaziali. Strutture cristalline: reticolo cristallino, sistema cristallino, reticolo di Bravais. Legge di Bragg. Reticolo reciproco (costruzione di Ewald, sfera limite, vettore di scattering). Cristallografia computazionale: sistemi di riferimento, matrice metrica, trasformazioni di similitudine negli spazi diretto e reciproco. Teoria cinematica del fattore di struttura. Densità elettronica, suo ruolo nello studio di sistemi chimici e la sua determinazione sperimentale da dati di diffrazione raccolti a basse temperature. Strumenti: diffrattometri e criostati. Modelli multipolari. Teoria quantistica degli atomi nelle molecole (QTAIM): sua giustificazione fisica. Sottosistemi quantistici. Teoremi di Eherenfest e di Heisenberg. Evoluzione temporale di un osservabile: forze agenti nei sottosistemi quantici. Teorema del viriale. Concetto di atomo topologico. Proprietà dalla densità elettronica: Laplaciano, elliticità, momenti elettrostatici, proprietà integrali. Metodi basati sulla densità elettronica per studiare le interazioni non-covalenti alla base del riconoscimento molecolare. Tecniche di controllo della cristallizzazione, polimorfismo, ingegneria cristallina. Problema CSP ("Crystal Structure Prediction") e possibili approcci computazionali.
Il corso può prevedere alcune esercitazioni computazionali pratiche: modellizzazioni quantistiche periodiche; interpretazione di dati di diffrazione con modelli multipolari e confronto tra densità elettroniche teoriche e sperimentali.
Il corso può prevedere alcune esercitazioni computazionali pratiche: modellizzazioni quantistiche periodiche; interpretazione di dati di diffrazione con modelli multipolari e confronto tra densità elettroniche teoriche e sperimentali.
Informazioni sul programma
Modalità di frequenza: Fortemente consigliata
Modalità di erogazione: Tradizionale
Il corso si articola in una serie di lezioni frontali, normalmente tenute alla lavagna. Sono anche previste alcune esercitazioni pratiche (si veda il programma). A supporto delle lezioni, è disponibile un ricco materiale didattico costituito da dispense scritte dai docenti, lucidi e articoli scientifici.
Modalità di erogazione: Tradizionale
Il corso si articola in una serie di lezioni frontali, normalmente tenute alla lavagna. Sono anche previste alcune esercitazioni pratiche (si veda il programma). A supporto delle lezioni, è disponibile un ricco materiale didattico costituito da dispense scritte dai docenti, lucidi e articoli scientifici.
Propedeuticità
È consigliabile che lo studente abbia un minimo background in meccanica quantistica di base e algebra vettoriale
Prerequisiti
Modalità di esame
Orale: L'esame consiste in una serie di domande aperte con cui il docente verificherà che il candidato (1) abbia una ragionevole padronanza delle nozioni di base della materia, (2) abbia compreso il quadro di riferimento generale di tali nozioni e (3) sappia applicare il know-how acquisito per risolvere semplici problemi, anche con riferimento alla pertinente letteratura scientifica.
Orale: L'esame consiste in una serie di domande aperte con cui il docente verificherà che il candidato (1) abbia una ragionevole padronanza delle nozioni di base della materia, (2) abbia compreso il quadro di riferimento generale di tali nozioni e (3) sappia applicare il know-how acquisito per risolvere semplici problemi, anche con riferimento alla pertinente letteratura scientifica.
Materiale di riferimento
- Cristallografia generale: C. Giacovazzo et al, Fundamentals of Crystallography, Edited by C. Giacovazzo, International Union of Crystallography (IUCr), Oxford University Press, Oxford, UK, 1992 (o un'edizione più recente)
- Cristallografia applicata: G. H. Stout & L. H. Jensen, X-ray Structure Determination: A practical guide, John Wiley and Sons, New York, USA, 1989
- Teoria Quantistica degli Atomi nelle Molecole: R. F. W. Bader, Atoms in Molecules: A Quantum Theory, Clarendon Press - Oxford, UK, 1990
- Cristallografia applicata: G. H. Stout & L. H. Jensen, X-ray Structure Determination: A practical guide, John Wiley and Sons, New York, USA, 1989
- Teoria Quantistica degli Atomi nelle Molecole: R. F. W. Bader, Atoms in Molecules: A Quantum Theory, Clarendon Press - Oxford, UK, 1990
Docente/i
Ricevimento:
Su appuntamento (via e-mail)
Studio Prof. Lo Presti (R21S), Dipartimento di Chimica, Piano Terra, Ala Sud