Mineralogická krystalografie II.

Sylabus

(i) Typy chemické vazby, energie krystalové mřížky, atomové a iontové poloměry, koordinační čísla, koordinační polyedry, intersticiální pozice, odchylky od ideální koordinace, vztahy mezi strukturou a morfologií krystalů.

(ii) Obecné zásady stavby krystalových struktur, Paulingova pravidla (1. část), strukturní typy, kritéria podobnosti anorganických struktur, izomorfie a její faktory, polymorfismus, polytypismus.

(iii) Struktury založené na nejtěsnějším uspořádání, struktury s komplexními anionty, vztahy v symetrii mezi krystalovými strukturami, homologické a polysomatické řady, fázové přechody v pevných látkách.

(iv) Chemické složení minerálů, výpočty empirických vzorců, defekty krystalových struktur.

(v) Paulingova pravidla (2.část), iontový a elektrostatický model (short-range/long-range effects, Kirchhoffovy zákony, ionic flux).

(vi) "Bond-valence theory", korelace mezi délkou a silou vazby, základní pravidla (valence sum rule a loop rule a jejich ekvivalenty), význam bond-valencí v mineralogii, validace krystalových struktur, aplikace na stereochemii kyslíkatých minerálů a další aplikace (např. rozpustnost). Lewisova kyselina (Lewis acid) a Lewisova zásada (Lewis base), jejich síla a vztah k elektronegativitě daného prvku. Pojem "valence-matching principle" a jeho aplikace pro studium pevných látek. Vztah mezi koordinačním číslem a sílou vazby.

(vii) Vodíková vazba v pevné fázi. Základní popis, typy koordinací molekul H2O v pevné fázi, stabilita těchto vazeb a stabilita daných minerálů. Vstup H+ do nominálně bezvodých minerálů a implikace. "Steric a lattice-induced strain", Jahn-Tellerův efekt, distorze krystalových struktur.

(viii) Izomerie, polytypismus, polymorfie z pohledu bond-valenční teorie. Strukturní hierarchie a kategorizace krystalových struktur.

Anotace

Kurz představí základní principy stavby krystalových struktur minerálů a syntetických fází (pevných látek obecně). Diskutovány jsou typy chemické vazby, koordinace atomů, izomorfie, polymorfie a defekty krystalových struktur.

Jsou představeny vybrané základní strukturní typy a struktury od nich odvozené, hierarchizace a kategorizace krystalových struktur. Je nastíněn úvod do bond-valenční teorie a její využití při popisu krystalových struktur minerálů a anorganických sloučenin.