Crystal chemistry and crystallography

A.A. 2025/2026
6
Crediti massimi
56
Ore totali
SSD
GEO/06
Lingua
Inglese
Obiettivi formativi
Conoscenza e capacità di comprensione, volte alla descrizione della materia cristallina, fornendo le competenze per identificare, descrivere e fare ricerca sullo stato cristallino dei materiali geologici, con particolare attenzione alle regole di ripartizioni dei cationi e anioni nei siti cristallografici nei principali minerali formatori di rocce.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate: l'insegnamento fornisce capacità di riconoscere e descrivere appropriatamente la periodicità e la simmetria e di identificarla mediate il supporto di studi morfologici e di diffrazione fornendo un supporto alle discipline di Scienze della Terra, che necessitano della conoscenza delle proprietà dello stato cristallino dei geomateriali e del controllo cristallografico della distribuzione degli elementi chimici.
Risultati apprendimento attesi
Autonomia di giudizio: l'insegnamento fornisce la capacità di affrontare problemi cristallografici attraverso l'analisi e la gestione delle regole di simmetria e di riconoscerle attraverso osservazioni sperimentali. Lo studente sarà in grado di comprendere e analizzare criticamente i risultati sperimentali ottenuti attraverso esperimenti volti a riconoscere geomateriali cristallini dalla loro simmetria e dalla loro formula chimica, nonché di valutare l'accuratezza/affidabilità dei dati sperimentali.

Abilità comunicative: l'insegnamento fornirà la conoscenza della terminologia internazionale, inclusi simbolismo e gergo cristallografico, consentendo una comunicazione universale di problemi e fenomeni relativi alla simmetria dei materiali e al suo studio mediante tecniche di diffrazione. Lo studente sarà qualificato per diffondere la conoscenza cristallografica in un'ampia gamma di contesti.

Capacità di apprendere: Lo studente sarà in grado di accrescere e diffondere le conoscenze acquisite, consentendogli di affrontare in autonomia la ricerca cristallografica, sia in contesti geologici che con materiali inorganici sintetici (proxy mineralogici).
Corso singolo

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Programma e organizzazione didattica

insegnamento non attivo nell'a.a. 2025-26

Periodo
Primo semestre

Programma
A. Simmetria dei cristalli

Operazioni di simmetria. Reticoli. Gruppi puntuali e classi di simmetria. Sistemi di simmetria. Reticoli di Bravais. Gruppi spaziali (2D, 3D). Tabelle internazionali. Reticolo reciproco.

B. Diffusione di raggi X

Concetto di diffrazione. Contesto. Equazione di Bragg. Sfera di Ewald. Simmetria nello spazio reciproco. Fattore di struttura (fattore di diffusione, fattore di temperatura). Determinazione del gruppo spaziale (assenze sistematiche). Affinamento strutturale.

C. Tecniche sperimentali

Breve illustrazione della diffrazione da parte di monocristalli (raggi X, elettroni e neutroni).

D. Cristallochimica

Struttura e morfologia. Radici ioniche. Poliedri di coordinazione. Forza e lunghezza di legame. Valenza di legame e legame a idrogeno. Tipi di struttura. Formule cristallochimiche di minerali formatori di rocce.
Prerequisiti
Concetti basici di chimica (formulazione, raggi ionici, ecc.). E' opportuno avere una opportuna formazione in calcolo matriciale e vettoriale. Conoscenze di base di numeri complessi.
Metodi didattici
Insegnamenti frontali ed esercitazioni (esercizi di calcolo con l'uso di programmi di calcolo cristallografico) e visita ai laboratori di diffrazione a raggi X e TEM.

Lucidi powerpoint raggiungibili nel portale myARIEL del corso
Materiale di riferimento
Giacovazzo C. et al. (2011) Fundamentals of crystallography. 3rd Edition. IUCr, Oxford Science Publications, Oxford. (capitoli 1, 3 e 7)

Borchardt-Ott,W. (1995) Crystallography. Springer (ISBN 978-3-642-16451-4) (o la seconda edizione del 2011)
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La verifica avviene attraverso un esame che consiste di una prova scritta e di una prova (discussione) orale, entrambe obbligatorie: la prova scritta punta ad accertare le conoscenze di base acquisite durante le lezioni teoriche e le esercitazioni di laboratorio attraverso la soluzione di esercizi di tipo applicativo (occorre portare alla prova una calcolatrice scientifica), aventi contenuti e difficoltà analoghi a quelli affrontati nelle esercitazioni; la discussione orale, partendo dai contenuti della prova scritta, verte su tutti gli argomenti trattati nel corso.

I risultati della prova scritta (in trentesimi) sono comunicati nella stessa giornata della prova ed è possibile visionare le correzioni della prova. Il risultato non fa media con la valutazione della prova orale. Il voto (registrato in trentesimi) e quello ottenuto alla prova orale.
GEO/06 - MINERALOGIA - CFU: 6
Esercitazioni: 24 ore
Lezioni: 32 ore