Geum.ru

Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Институт геологии и нефтегазового дела
Распределение учебного времени
Всего аудиторных занятий
Цели и задачи учебой дисциплины
Цели преподавания дисциплины
Задачи изложения и изучения дисциплины
1. Содержание теоретического раздела дисциплины
Геометрическая кристаллография
Симметрия кристаллов
Классификация кристаллов.
Основы кристаллохимии
Рентгенометрия кристаллов
Типы химических связей в кристаллических структурах
Содержание практического раздела дисциплины
Лабораторная работа 1.
Содержание работы
Содержание работы
Программа самостоятельной познавательной деятельности
Вопросы для самопроверки
Текущий и итоговый контроль результатов изучения дисциплины
...
Полное содержание
Подобный материал:

Рабочая программа учебной дисциплины


Ф ТПУ 7.1-21/01






УТВЕРЖДАЮ

Директор ИГНД

____________А.К. Мазуров

«____»_____________2004 г.


КРИСТАЛЛОГРАФИЯ, МИНЕРАЛОГИЯ, ПЕТРОГРАФИЯ

Часть 1. Кристаллография


Рабочая программа учебной дисциплины по направлению 650100 Прикладная геология, специальности 130301 «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»


Институт геологии и нефтегазового дела

Заочное отделение

Обеспечивающая кафедра геологии, минералогии и разведки

полезных ископаемых


Курс – 2

Семестр – 3

Учебный план набора 2002 г. с изменениями 2003 г.


Распределение учебного времени

Лекции


8 часов (ауд.)

Лабораторные занятия


4 часа (ауд.)

Всего аудиторных занятий


12 часов

Самостоятельная (внеаудиторная) работа


100 часов

Общая трудоемкость


112 часов

Экзамен в 3 семестре


Томск 2004 г.

Предисловие


1. Рабочая программа составлена на основе ГОС по направлению 130300 Прикладная геология, утвержденного 02.03.2000 г.

РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры геологии, минералогии и разведки полезных ископаемых 2003 года, протокол № 3


2. Разработчик

доцент кафедры ГМРП, к.г.-м.н. К.Л. Новоселов


3. Зав. обеспечивающей кафедрой А.А.Поцелуев

4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с выпускающей кафедрой; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.


Зав. выпускающей кафедрой

доцент, к.г.-м.н. А.А.Поцелуев


Аннотация


В программе приведены цель и задачи дисциплины, раскрывается содержание теоретического материала (лекций), приводится перечень лабораторных работ. Даны рекомендации по организации самостоятельной познавательной деятельности, варианты контрольных работ, содержание итогового контроля, перечни наглядных пособий, лабораторных материалов и методического обеспечения.


УДК 548.0


Ключевые слова: кристаллография, кристалл, симметрия, параметры и индексы, формы кристаллов.


ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБОЙ ДИСЦИПЛИНЫ


Кристаллография относится к циклу общепрофессиональных дисциплин геологического профиля, и как наука о кристаллическом веществе и кристаллах, является основой для последующего изучения минералогии, петрографии, геохимии, учения о месторождениях полезных ископаемых. Кристаллография широко использует понятия и законы физики, химии, инженерной графики, математики, поэтому успешное изучение данной дисциплины предусматривает хорошие знания основ этих точных наук.

Цели преподавания дисциплины


Основное место в преподавании дисциплины отведено разделу «Геометрическая кристаллография», в результате изучения которого студент должен знать:
  • агрегатное состояние твердого тела, определение кристалла и кристаллического вещества, основные свойства кристаллов, являющиеся следствием закономерного строения пространственной решетки;
  • учение о симметрии кристаллов, сложение элементов симметрии и принципы классификации кристаллов;
  • формы кристаллов – простые и их комбинации, принцип определения параметров и индексов простых форм, основные законы кристаллографии;
  • основы теории роста кристаллов, формы реальных кристаллов.

Студент, изучивший дисциплину «Кристаллография» должен уметь:
  • определить элементы симметрии кристалла и провести его классификацию;
  • установить кристалл в системе координат, вычислить кристаллографические символы единичной грани, назвать простую форму;
  • определить в комбинациях простые формы;
  • отличить незакономерные и закономерные сростки кристаллов, двойники, типы двойников, элементы двойниковых срастаний.

Задачи изложения и изучения дисциплины


Цели преподаваемой дисциплины достигаются путем выполнения комплекса учебно-методических работ, включающих следующее:
  • овладение общетеоретическими знаниями о кристаллическом веществе и кристалле, взаимообусловленности внутреннего строения кристалла и его основных свойств;
  • освоение методов определения симметрии кристаллов, их классификации, установки кристаллов в системе координат, вычисления параметров и индексов простой формы в комбинациях;
  • приобретение навыка вывода простых форм и усвоение принципа их названия;
  • своевременное выполнение лабораторных работ и контрольных заданий, предусмотренных учебным планом.

1. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

(лекции)

Введение

Кристаллография как наука о кристаллическом веществе и кристаллах, связь с другими геологическими и естественными науками, в том числе медико-биологического цикла. Роль и значение кристаллов в химической, электротехнической, электронной, пищевой промышленности и других отраслях народного хозяйства. Краткая история развития кристаллографии. Вклад в развитие кристаллографии М.В.Ломоносова (1711-1765), Е.С.Федорова (1853-1919), В.М.Гольдшмидта (1888-1947), И.И.Шафрановского (1907-1994), А.В.Шубникова (1887-1970), а также ученых кафедры кристаллографии и минералогии ТПУ А.М.Зайцева (1856-1921), А.В.Лаврского (1863-1944), А.М.Кузьмина (1891-1982),

    1. Геометрическая кристаллография
      1. Агрегатное состояние вещества. Тела аморфные и кристаллические, их основные свойства. Пространственная решетка и ее элементы. 14 решеток Бравэ. Определение кристалла, элементы его ограничения. Взаимосвязь внутреннего строения кристалла с внешней формой. Важнейшие свойства кристаллов – однородность, анизотропность, симметрия как проявление закономерностей строения пространственной решетки.
      2. Симметрия кристаллов. Общие понятия. Внешняя симметрия кристаллов как проявление внутренней симметрии. Элементы симметрии кристаллов: оси, плоскости, центр симметрии. Элементарный угол поворота кристалла и порядок оси симметрии. Обозначение порядка оси симметрии. Отсутствие в кристаллах осей симметрии пятого порядка и выше шестого как следствие теории закономерного распределения в пространстве слагающих кристалл атомов химических элементов. Общие понятия об инверсионных осях симметрии. Определение плоскости симметрии. Возможное количество плоскостей в кристаллах и правила их нахождения. Центр симметрии (инверсии), определение понятия и правило нахождения центра симметрии. Некоторые понятия о выводе и взаимодействии элементов симметрии.
      3. Классификация кристаллов. 32 класса (вида) симметрии. Роль зарубежных и российских ученых И.Ф.Гесселя и А.В.Гадолина как основоположников вывода 32 видов симметрии многогранников. Определение понятий класса, сингония и категория. Семь сингоний и характеризующие их особенности симметрии: кубическая, тетрагональная, гексагональная, тригональная, ромбическая, моноклинная, триклинная. Категории – высшая, средняя, низшая.

1.1.4. Формы кристаллов. Простые формы и комбинации простых форм. Формы закрытые и открытые. Принципы номенклатуры простых форм многогранников. Некоторая греческая терминология, используемая в названиях. Наиболее распространенные простые формы. Кубическая сингония, гексоктаэдрический класс – октаэдр, тетрагонтриоктаэдр, тригонтриоктаэдр, гексоктаэдр, гексаэдр, тетрагексаэдр, ромбододекаэдр; гексатетраэдрический класс – тетраэдр, тригонтритетраэдр, тетрагонтритетраэдр, гексатетраэдр; дидодекаэдрический класс – пентагондодекаэдр, дидодекаэдр. Тетрагональная сингония, дитетрагонально-дипирамидальный класс – тетрагональная дипирамида, дитетрагональная дипирамида, тетрагональная призма, дитетрагональная призма, тетрагонально-тетраэдрический класс – тетрагональный тетраэдр. Гексагональная сингония, дигексагонально-дипирамидальный класс – гексагональная дипирамида, дигексагональная дипирамида, гексагональная призма, дигексагональная призма. Тригональная сингония, тригонально-скаленоэдрический класс – дитригональный скаленоэдр, ромбоэдр; тригонально-трапецоэдрический класс – тригональный трапецоэдр (правая и левая формы). Ромбическая сингония, ромбодипирамидальный класс – ромбическая дипирамида, ромбическая призма, комбинация трех пинакоидов; ромбо-тетраэдрический класс – ромбический тетраэдр. Моноклинная сингония, призматический класс – моноклинная призма, комбинация трех пинакоидов. Триклинная сингония, пинакоидальный класс – комбинация трех пинакоидов.

1.1.5.Кристаллографические (координатные) оси. Установка кристаллов различных сингоний в кристаллографических осях. Закон целых чисел (закон Гаюи). Определение понятий параметры и индексы граней. Правило выбора единичной грани. Символы граней.

1.1.6. Образование и рост кристаллов. Кристаллизационные среды и их особенности. Газовая среда. Твердая кристаллическая среда. Жидкая среда – расплавы и растворы. Виды растворов. Пересыщение раствора как основное условие возникновения кристаллов. Механизм образования кристаллических зародышей (центров кристаллизации) на примере пересыщенных растворов поваренной соли NaCl, медного купороса CuSO4∙5Н2О и др. Рост кристаллов. Теория послойного роста граней. Определение понятия скорости нарастания грани. Ретикулярная плотность кристаллической решетки как внутренний фактор, влияющий на скорость роста кристалла и его форму. Закон Бравэ. Внешние факторы, влияющие на форму растущего кристалла. Концентрационные потоки. Концентрация и температура раствора. Посторонние примеси в растворе. Симметрия среды.

1.1.7. Формы реальных кристаллов. Искаженные формы с заниженной симметрией. Скульптура граней – фигуры травления, вицинали, штриховка. Мозаичные кристаллы. Кристаллы-скелеты и антискелеты. Сростки кристаллов. Закономерные и незакономерные сростки. Параллельные сростки и двойники. Типы двойников. Двойники срастания, прорастания, полисинтетические двойники. Элементы двойника. Понятие о законах двойникования. Эпитаксия. Закон постоянства гранных углов (закон Стено-Ломоносова-Роме-Делиля). Измерение углов кристаллов. Типы гониометров. Принцип работы прикладного гониометра. Научно-практическое значение гониометрии кристаллов. Кристаллохимический анализ Е.С.Федорова.

    1. Основы кристаллохимии
    1. Основные понятия кристаллохимии как раздела кристаллографии, изучающего связь между структурой кристаллов и их химическими, физическими и геометрическими свойствами. Связь между химическим составом и симметрией кристаллов. Закон Федорова–Грота. Распределение химических соединений (минералов) по сингониям.
      1. Рентгенометрия кристаллов. Формула Брэгга-Вульфа – основная формула рентгеноструктурного анализа. Понятия о пространственных группах структур кристаллов Е.С.Федорова. Атомные и ионные радиусы. Плотнейшие упаковки частиц (шаров) в кристаллах и пустоты в плотнейших упаковках. Дефекты структур кристаллов. Понятие о координационном числе.
      2. Типы химических связей в кристаллических структурах: металлическая; атомная (ковалентная) – гомеополярная, полярная, ионная; молекулярная (вандерваальсовская). Промежуточная связь (ионно-ковалентная). Электроотрицательность. Определение понятий: изоморфизм, полиморфизм.


Заключение

Некоторые проблемные вопросы кристаллографии на современном этапе научно-технического прогресса. Примеры природных и выращенных в лабораториях кристаллов, используемых в электронной, полупроводниковой технике, оптических приборах.

  1. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

(лабораторных работ)


Теоретические знания студента дополняются практическими навыками при выполнении ими следующих лабораторных работ по разделу «Геометрическая кристаллография».

Лабораторная работа 1. Тема: Определение элементов симметрии кристаллов. Классификация кристаллов на классы, сингонии, категории. Определение простых форм кристаллов семи сингоний. Установка кристаллов в системе координат, вычисление символов единичной грани – 2 ч. (ауд.), 12 ч. (СРС).

Содержание работы. Для выполнения лабораторной работы студент использует деревянные или картонажные модели кристаллов, методические пособия, конспекты лекций, а также проверенную преподавателем контрольную работу №1.

Лабораторная работа 2. Тема: Определение простых форм в комбинациях – 2 ч. (ауд.), 20 ч. (СРС).

Содержание работы. Успешное выполнение задания определяется приобретенным навыком беглого определения элементов симметрии кристалла, умением вычислять параметры и индексы простых форм. В аудиторные часы студент на примере 10-15 моделей кристаллов должен овладеть методом определения простых форм в сложных (комбинациях) многогранниках. Работа выполняется в следующей последовательности:
  • определение элементов симметрии кристалла, класса сингонии, категории;
  • определение числа простых форм в комбинации;
  • установка кристалла в системе координат;
  • выбрать для каждой простой формы единичную грань и определить параметры и индексы;
  • используя вычисленные символы грани, число граней, дать название простой форме.

В конце занятия выполненные в тетради лабораторные работы сдаются на проверку преподавателю.

  1. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ


Для студентов-заочников самостоятельная познавательная деятельность является основной формой обучения, которая осуществляется вне аудитории путем проработки и конспектирования учебной литературы, методических пособий. Ниже предлагаются темы для самостоятельной работы и предусмотренный учебным планом объем часов на выполнение задания. В скобках приводится информационный источник и соответствующие страницы (первая цифра – рекомендуемая литература из приведенного перечня, вторая – страницы).

Тема 1. Основные понятия о кристаллах. Агрегатное состояние вещества. Пространственная решетка и ее элементы. Связь внешней формы кристалла с элементами пространственной решетки. Определение кристалла и его основные свойства (2, 5-13; 3, 5-12; 1, 3-7) – 4 ч.

Тема 2. Симметрия кристаллов. Общие понятия. Элементы симметрии – центр симметрии (инверсии), плоскости симметрии, оси симметрии (2, 50-63; 3, 21-28; 1, 7-10) – 6 ч.

Тема 3. Классификация кристаллов по совокупности элементов симметрии на классы, сингонии и категории. 32 класса симметрии, 7 сингоний, 3 категории. Характеристика сингоний, классов, категорий (2, 76-89; 3, 28-31; 1, 10-11) – 6 ч.

Тема 4. Формы кристаллов. Определение понятий простая форма, комбинация простых форм, открытые и закрытые формы (2, 103-121; 3, 31-41; 1, 13-25). Системы координатных осей. Установка кристаллов в системе координат. Понятие о параметрах и индексах, единичной грани. Закон рациональности отношений параметров (закон целых чисел, закон Гаюи) (2, 129-131; 3, 41-53; 1, 13-17) – 10 ч.

Тема 5. Возникновение и рост кристаллов. Пути образования кристаллов. Рост кристаллов. Теория роста Касселя-Странского. Факторы, влияющие на зарождение и рост кристаллов. Технические методы выращивания кристаллов (2, 15-28; 3, 12-19; 1, 28-31) – 6 ч.

Тема 6. Формы реальных кристаллов. Кристаллические скелеты и антискелеты. Скульптура граней. Сростки кристаллов. Двойники, элементы двойника. Понятие о законах двойникования. Типы двойников (2, 161-174; 1, 34-38). Закон постоянства гранных углов (закон Стено–Ломоносова–Ромэ–Делиля). Измерение двугранных углов. Принцип работы прикладного гониометра (2, 30-32). Эпитаксия. Мозаичные кристаллы (2, 180-182) – 4 ч.

Тема 7. Основы кристаллохимии и учения о структуре кристаллов. Рентгенометрия кристаллов. Основные типы пространственных решеток О.Бравэ (1811-1863). Закон кристаллографических пределов Е.С.Федорова. Закон Федорова–Грота. Понятия об атомных и ионных радиусах, плотнейших упаковках атомов в кристаллах, координационных числах (2, 275-286; 3, 83-92) – 10 ч.

Тема 8. Типы химических связей в кристаллах. Понятия о полиморфизме, изоморфизме, электроотрицательности (2, 307-311; 3, 95-98). Дефекты структуры кристаллов (3, 84-86) – 10 ч.


ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

  1. Определение кристаллографии как науки. Содержание кристаллографии.
  2. Какие вопросы рассматривает геометрическая кристаллография?
  3. Назовите агрегатные состояния твердых тел.
  4. Определение аморфного тела и кристаллического.
  5. Что называется кристаллом и чем обусловлена геометрически правильная форма кристалла?
  6. Что называется пространственной (кристаллической) решеткой?
  7. Какие грани и ребра чаще всего проявляются на реальных кристаллах в связи с внутренним их строением?
  8. Перечислите три основных свойства кристаллов.
  9. Что понимается под однородностью кристаллов?
  10. Что называется анизотропностью кристаллов? Приведите примеры анизотропных свойств известных вам минералов.
  11. Что называется симметрией кристаллов?
  12. Дайте определение элементов симметрии.
  13. Что называется осью симметрии, порядком оси симметрии?
  14. Какие оси симметрии существуют в кристаллах? Почему в кристаллах невозможны оси симметрии пятого порядка и выше шестого?
  15. Что называется плоскостью симметрии? Как проходят плоскости симметрии в кристаллах?
  16. Дайте формулировку центра симметрии. Назовите правило для его определения.
  17. Что называется классом симметрии, сингонией, категорией?
  18. Перечислите известные сингонии, охарактеризуйте их.
  19. Для чего в кристаллографии используются системы координатных осей?
  20. Что называется системой кристаллографических осей? Как они проводятся в кристалле?
  21. Какие кристаллографические оси применяются для установки кристаллов? Охарактеризуйте их.
  22. Что называется простой формой кристалла и комбинацией?
  23. По каким признакам дается название простых форм кристаллов?
  24. Закон целых чисел (закон Аюи) и поясните его смысл.
  25. В чем заключается рациональность отношений параметров?
  26. Почему отношение параметров двух граней равны целым, простым и сравнительно малым числам?
  27. Что называется символами грани и почему они являются обязательной характеристикой кристаллов?
  28. Что называется параметрами и индексами кристалла? Как они определяются?
  29. Что называется единичной гранью? Какую грань принимают за единичную в кубической, тетрагональной и ромбической сингониях?
  30. Могут ли две грани кристалла иметь одинаковые символы?
  31. Какой индекс в символе получают грани, параллельные одной, двум координатным осям?
  32. Каким простым формам соответствуют символы (111), (100), (110), (hkо) в кубической, тетрагональной и ромбической сингониях?
  33. Охарактеризуйте принцип и пути образования кристаллов.
  34. Как растет кристалл?
  35. Перечислите факторы, влияющие на рост и форму кристаллов.
  36. Понятие о концентрационных потоках и их влияние на форму растущего кристалла?
  37. В чем сущность закона постоянства углов на кристаллах? Его значение.
  38. Опишите устройство прикладного гониометра. Как измеряются углы между гранями кристалла?
  39. Какие кристаллы называются идеальными и реальными?
  40. Что называется скульптурой грани?
  41. Какие виды усложнений наблюдаются на поверхности реальных кристаллов?
  42. Какие вам известны усложненные формы кристаллов? Назовите причины их появления.
  43. Какие типы срастаний кристаллов известны?
  44. Что называется двойником? Назовите элементы двойника и дайте их определение.
  45. Чем отличается строение идеального кристалла от мозаичного?
  46. Формула Брэгга-Вульфа и ее значение.
  47. Какие известны методы рентгеноисследований кристаллических веществ?
  48. Назовите цели, задачи и методы рентгеноструктурного анализа.
  49. Что изучает кристаллохимия?
  50. Сформулируйте закон Федорова–Грота, выводы из этого закона.
  51. Что понимается под атомным и ионным радиусами?
  52. Чем отличается кубическая плотнейшая упаковка от гексагональной?
  53. Что называется изоморфизмом? Перечислите типы изоморфизма.
  54. Что называется изоструктурностью? Приведите примеры изоструктурных соединений.
  55. Охарактеризуйте сущность явления полиморфизма, причины полиморфных превращений. Приведете примеры полиморфных модификаций.
  56. Назовите основные типы химических связей в кристаллических структурах.
  57. Координационные числа и их практическое значение.


  1. ТЕКУЩИЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Контроль соответствия теоретических знаний и умений студентов заочного отделения целям и задачам дисциплины включает текущий и итоговый.

Текущий контроль предусматривает цели:
  • научить студента систематической работе по изучаемой дисциплине;
  • определить уровень усвоения студентом теоретического материала в часы самостоятельной работы с литературой по заданным темам в п.3, и готовность студента к восприятию и выполнению лабораторных работ.

Контроль знаний проводится путем проверки двух контрольных работ, которые студент–заочник выполняет в установленные учебным графиком сроки и высылает в адрес университета. Оценка выполненных контрольных работ проводится в форме «зачтено» или «незачтено». Ниже приводятся содержание и варианты контрольных работ.

Контрольная работа 1. Содержание данной контрольной работы заключается в зарисовке (или копировании) наиболее распространенных простых форм кристаллов из различных сингоний и классов симметрии.

Кубическая сингония. Гексоктаэдрический класс: октаэдр, тригонтриоктаэдр, тетрагонтриоктаэдр, ромбододекаэдр; гексатетраэдрический класс: тетраэдр (положительный и отрицательный), тригонтритетраэдр, тетрагонтритетраэдр, гексатетраэдр; дидодекаэдрический класс: пентагондодекаэдр, дидодекаэдр.

Тетрагональная сингония. Дитетрагонально-дипирамидальный класс: тетрагональная дипирамида, дитетрагональная дипирамида, тетрагональная призма, дитетрагональная призма, пинакоид; тетрагонально-тетраэдрический класс: тетрагональный тетраэдр (положительный и отрицательный).

Гексагональная сингония. Дигексагонально-дипирамидальный класс: гексагональная дипирамида, дигексагональная дипирамида, гексагональная призма, дигексагональная призма, пинакоид.

Тригональная сингония. Тригонально-скаленоэдрический класс: дитригональный скаленоэдр, ромбоэдр; дитригонально-пирамидальный класс: тригональная призма, дитригональная призма, тригональная пирамида, дитригональная пирамида, моноэдр; тригонально-трапецоэдрический класс: тригональный трапецоэдр (правый и левый).

Ромбическая сингония. Ромбодипирамидальный класс: ромбическая дипирамида, ромбическая призма первого, второго, третьего родов, пинакоид первый, второй, третий; ромбо-пирамидальный класс: диэдр первого и второго родов, ромбическая пирамида, моноэдр; ромботетраэдрический класс: ромбический тетраэдр (положительный и отрицательный).

Моноклинная сингония. Призматический класс: моноклинная призма третьего рода, пинакоид.

Триклинная сингония. Пинакоидальный класс: комбинация трех пинакоидов.

Пояснения к выполнению контрольной работы. Все зарисовки (копировки) выполняются в тетради или сброшюрованных отдельных листах. Для перечисленных классов симметрии и сингоний указываются элементы симметрии. Многогранники зарисовываются в принятой системе координатных осей, линиями наносятся оси координат и подписываются. На зарисовках простых форм заштриховывается единичная грань, то есть грань, для которой определяются параметры и индексы. Под рисунком подписывается название формы, параметры и индексы единичной грани. К зарисовкам призм и дипирамид (тетрагональной, гексагональной сингоний) должны быть показаны виды их поперечных сечений с выходами координатных осей и дано пояснение родовым формам.

Контрольная работа 2. Выполнение второго контрольного задания предусматривает цель – оценить уровень усвоения теоретического материала дисциплины, вынесенной на самостоятельное изучение. Для выполнения данной контрольной работы студент выбирает вариант, номер которого соответствует последней цифре шифра зачетной книжки (например, шифр зачетной книжки 2310/22 – вариант №2). Используя рекомендованную учебную литературу, студент в письменной форме отвечает на поставленные теоретические вопросы и в установленные сроки тетрадь для проверки передает преподавателю.

Вариант1
  1. Кристаллография как наука, объекты ее изучения, связь с другими науками. Определение кристалла. Распространенность кристаллов в природе. Экономическое значение кристаллов.
  2. Цели, задачи и методы рентгеноструктурного анализа. Формула Брегга-Вульфа и ее значение.

Вариант2
  1. Агрегатное состояние твердых тел. Тела аморфные и их свойства. Кристаллические тела и кристаллы. Пространственная решетка и ее элементы. Связь внешней формы кристалла с внутренним строением. Основные свойства кристаллов.
  2. Атомные и ионные радиусы. Плотнейшие упаковки частиц (шаров) в кристаллах и пустоты в плотнейших упаковках.

Вариант3
  1. Симметрия кристаллов. Элементы симметрии. Классификация кристаллов. Сингонии и классы симметрии. Категории.
  2. Сущность закона Федорова-Грота. Примеры распределения химических соединений (минералов) по сингониям.

Вариант 4
  1. Системы координатных (кристаллографических) осей. Закон целых чисел. Определение понятий параметры граней, индексы и символы граней.
  2. Координационные числа и координационные многогранники.

Вариант5
  1. Пути образования, возникновение и рост кристаллов. Скорость нарастания грани. Закон Бравэ.
  2. Типы химических связей в кристаллических структурах.

Вариант 6
  1. Внешние и внутренние факторы, влияющие на форму и рост кристаллов.
  2. Определение понятия изоморфизм. Изоморфизм совершенный и несовершенный, изовалентный и гетеровалентный. Примеры изоморфизма.


Вариант 7
  1. Закон постоянства гранных углов (закон Стено–Ломоносова–Роме–Делиля) и его практическое значение. Измерение кристаллов. Типы гониометров. Принцип работы прикладного гониометра.
  2. Определение понятия изоструктурность. Примеры изоструктурных химических соединений (минералов).

Вариант 8
  1. Формы реальных кристаллов. Кристаллы-скелеты и антискелеты, скульптура граней, мозаичные кристаллы.
  2. 14 типов решеток Бравэ. Понятие о пространственных группах Е.С.Федорова. Закон кристаллографических пределов Е.С.Федорова.

Вариант 9
  1. Сростки кристаллов. Двойники и их типы. Элементы двойника. Примеры законов двойникования.
  2. Определение понятия полиморфизм. Примеры полиморфных модификаций. Причины полиморфных превращений.

Вариант 10
  1. Определение понятия эпитаксия. Примеры эпитаксических срастаний.
  2. Дефекты структуры кристаллов и практическое значение выявления дефектов кристаллических структур.


Итоговый контроль результатов изучения дисциплины в соответствии с учебным планом – экзамен.

Курсовой экзамен по всей дисциплине преследует цель оценить работу студента, полученные теоретические знания, их прочность, умение самостоятельно анализировать учебную литературу, синтезировать полученные знания и применять их к выполнению лабораторных и практических работ, а также к последующему изучению других геологических дисциплин – минералогии, петрографии. Экзамен сдают студенты, выполнившие контрольные задания и сдавшие отчет по лабораторным работам.

Экзамен проводится по экзаменационным билетам в письменной форме. Экзаменационный билет включает три вопроса, первые два из которых предусматривают ответ на теоретическую часть дисциплины, третий – решение практической задачи с моделями кристаллов.


ОБРАЗЦЫ СОДЕРЖАНИЯ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ БИЛЕТОВ ПО КРИСТАЛЛОГРАФИИ ДЛЯ ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ

Билет 1
  1. Формы реальных кристаллов. Закон постоянства гранных углов.
  2. Определение понятия полиморфизм. Примеры полиморфных модификаций. Причины полиморфизма.
  3. Практическая часть.

Билет 2
  1. Двойники и их типы. Элементы двойника. Примеры законов двойникования.
  2. Типы химических связей в кристаллических структурах.
  3. Практическая часть.

Билет 3
  1. Факторы, влияющие на форму и рост кристаллов.
  2. Определение понятия изоструктурность. Примеры изоструктурных соединений.
  3. Практическая часть.


5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


Для достижения поставленных целей и задач изучения дисциплины на кафедре имеются технические средства обучения для лекционных и лабораторных работ, наглядные пособия, библиотека с учебниками, учебно-методическими пособиями.

5.1. Перечень технических средств обучения и наглядных пособий
  1. Картонажные и стеклянные модели кристаллов.
  2. Деревянные модели кристаллов для лабораторных работ.
  3. Модели трехосных и четырехосных координатных осей.
  4. Демонстрационная графика, включающая зарисовки кристаллов, диаграммы, схемы, иллюстрации процессов роста и растворения кристаллов.
  5. Модели структур кристаллов.
  6. Модели гексагональной и кубической упаковки шаров.
  7. Коллекция природных форм кристаллов из различных месторождений России и зарубежья.


5.2. Перечень рекомендуемой литературы


Основная
  1. Полуэктова Т.И., Новоселов К.Л. Геометрическая кристаллография (методические материалы). –Томск: изд-во ТПУ, 1998. –44 с.
  2. Попов Г.М., Шафрановский И.И. Кристаллография. –М.: Высшая школа, 1972. –352 с.
  3. Шафрановский И.И., Алявдин В.Ф. Краткий курс кристаллографии. –М.: Высшая школа, 1984. –119 с.


Дополнительная
  1. Аншелес О.М. Начала кристаллографии. – Ленинград: изд-во ЛГУ, 1952. –276 с.
  2. Бакиров А.Г. Методические указания к выполнению лабораторных работ по кристаллографии. –Томск: изд-во ТПИ, 1978. –18 с.
  3. Костов И. Кристаллография. –М.: Мир, 1965. –528 с.
  4. Торопов Н.А., Булах Л.Н. Кристаллография и минералогия. –Ленинград: Стройиздат, 1972. –503 с.
  5. Флинт Е.Е. Практическое руководство по геометрической кристаллографии. –М.: Недра, 1956. –208 с.
  6. Егоров-Тесменко Ю.К. Кристаллография и кристаллохимия: учебник / М.:КДУ, 2005. – 592 с.



КРИСТАЛЛОГРАФИЯ, МИНЕРАЛОГИЯ, ПЕТРОГРАФИЯ

Часть 1. Кристаллография


Рабочая программа учебной дисциплины


Составитель Константин Леонидович Новоселов


Подписано к печати 12.11.2004

Формат 60х84/16. Бумага офсетная

Печать RiSO. Усл.печ.л.0,93 Уч.-изд.л. 0,84

Тираж 100 экз. Заказ № . Цена свободная

Издательство ТПУ. 634050, Томск, пр. Ленина, 30



Документ: титульный лист рабочей программы

Дата разработки: 05.09.2004