Специальность 25.00.05 - минералогия, кристаллография. Раздел кристаллография

1.3.6.Специальность 25.00.05 - минералогия, кристаллография. Раздел кристаллография

Настоящая программа основана на разделах геологии, исследующих минеральный состав, структуру и морфологию природных кристаллических образований, а также их роль в геологических и геохимических процессах, в том числе в области определения структурно-химических механизмов концентрации и переноса редких и рассеянных, токсичных и радиоактивных элементов в геосфере и окружающей среде.

Программа также учитывает основные положения программы-минимум кандидатского экзамена по специальности 25.00.05 Минералогия, кристаллография, разработанной экспертным советом Высшей Аттестационной Комиссии (ВАК) Министерства науки и образования Российской Федерации по наукам о Земле.
I. Симметрия и морфология кристаллических многогранников

1. Понятие о симметрии. Закон постоянства гранных углов. Элементы симметрии, возможные в кристаллических многогранниках (точечные элементы симметрии). Сложение элементов симметрии, основные теоремы. Понятия о симметрично-равных и единичных направлениях. Точечные группы (виды) симметрии кристаллов и символы Германа-Могена. Категории и сингонии кристаллов. Проекции кристаллов, сетка Вульфа. Понятие о матричном описании симметрии кристаллов.

2. Закон рациональности параметров. Кристаллографические системы координат. Установка кристаллов различных сингоний, единичная грань. Индексы граней и ребер, связь между ними. Понятие о зонах. Простые формы и их комбинации, частные и общие формы в разных видах симметрии. Энантиоморфные формы.

3. Гониометрический метод изучения формы кристаллов.

1. Понятие решетки. Типы решеток Браве, элементы симметрии кристаллических структур, винтовые оси и плоскости скользящего отражения. Пространственные группы, общие и частные правильные системы точек, их описание, позиции Уайкова. Кристаллохимические формулы, структурные типы.

2. Набор параметров, характеризующих кристаллическую структуру. Химический состав и строение кристаллов. Энергия связи атомов в ионных кристаллах. Предельные типы химической связи в кристаллических структурах, гомо- и гетеродесмичные кристаллы. Атомные и ионные радиусы. Поляризация атомов в кристаллах. Электроотрицательность.

3. Принципы образования кристаллических структур. Плотнейшие упаковки и правила их описания, координационное число и координационные полиэдры, правило Полинга строения существенно ионных кристаллов.

4. Структуры простых веществ. Структуры силикатов и других кислородных соединений.

5. Кристаллохимические явления. Изоструктурность и изоморфизм, изовалентный и гетеровалентный изоморфизм. Фазовые переходы I и II рода, полиморфизм, политипия, полисоматизм.

6. Дефекты в кристаллах, их классификация по размерности.
III. Рентгендифракционные методы изучения кристаллов

1. Рентгеновский спектр, белое и характеристическое излучение. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллах, уравнение Брега-Вульфа.

2. Метод порошка, использование дифракционных данных для фазового анализа и определения параметров решетки, программы и базы данных.

3. Монокристальные методы определения параметров решетки и симметрии кристаллов. Обратная решетка, построение Эвальда. Понятие об определении кристаллической структуры по монокристальным и порошковым данным.

4. Другие дифракционные методы исследования кристаллов: электронография, нейтронография, использование синхротронного излучения.
IV. Кристаллогенезис

1. Фазовые соотношения в системах и диаграммы состояния, однокомпонентные, двухкомпонентные и поликомпонентные системы. Равновесные и неравновесные состояния, способы задания пересыщения. Метастабильное и лабильное состояния. Зарождение кристаллов – гомогенное и гетерогенное. Эпитаксия. Спинодальный распад.

2. Механизмы роста кристаллов. Нормальный рост. Рост двумерными зародышами. Дислокационно-спиральный рост. Адсорбция, массо- и теплоперенос в процессе роста кристаллов. Лимитирующая стадия и режим роста. Конвекция вынужденная и естественная. Искажение симметрии, принцип Кюри. Зависимость формы кристаллов от структуры. Соотношение между структурной и морфологической симметрией, принцип Неймана. Влияние примесей на кинетику роста кристаллов. Захват примесей и зонально-секториальное строение кристаллов. Гетерометрия. Расщепление и сферолитообразование. Ростовое двойникование. Потеря морфологической устойчивости, захват включений. Скелетные формы и дендриты.

3. Основные методы выращивания кристаллов.

1. Два типа физических свойств кристаллов и их связь со строением и дефектами. Скалярные свойства. Векторные свойства и их симметрия. Принцип Неймана. Кристаллы в современных технологиях.

2. Механические свойства кристаллов. Твердость, хрупкое разрушение, спайность, упругие и пластические деформации. Электрические свойства кристаллов. Типы электропроводности. Проводники и диэлектрики, полупроводники. Пиро- и пьезоэлектрические кристаллы. Сегнетоэлектрики. Точка Кюри.

3. Магнитные свойства кристаллов. Магнитная восприимчивость. Диамагнитные, парамагнитные, ферромагнитные кристаллы. Ферриты.

4. Тепловые свойства кристаллов. Тепловое расширение и теплопроводность, их анизотропия.

5. Оптические свойства кристаллов. Волновые поверхности. Лучи и нормали. Оптическая индикатриса, ее симметрия и ориентировка в кристаллах различных сингоний, оптически изотропные, одноосные и двуосные кристаллы. Положительные и отрицательные кристаллы. Ортоскопическое изучение оптических свойств. Интерференционная окраска, сила двупреломления. Цвет кристаллов, плеохроизм. Коноскопия. Связь оптических свойств кристаллов с их строением. Вращение плоскости поляризации. Кристаллооптические дисперсии. Оптические аномалии.

1. 
   Бокий Г.Б. Кристаллохимия. М.: Наука, 1971.
   
2. 
   Егоров-Тисменко Ю.К., Литвинская Г.П., Загальская Ю.Г. кристаллография. М.: Изд-во МГУ, 1992.
   
3. 
   Лодиз Р.А., Паркер Р.Л. Рост монокристаллов. М.: Мир. 1974.
   
4. 
   Попов Г.М., Шафрановский И.И. Кристаллография. М.: Высшая школа. 1972.
   
5. 
   Руководство по рентгеновскому исследованию минералов. Л. Недра. 1975.
   
6. 
   Татарский В.Б. Кристаллооптика и иммерсионный метод. М.: Недра, 1965.
   
7. 
   Шаскольская М.П. Кристаллография. М.: Высшая школа, 1984.
   
8. 
   Урусов В.С., Еремин Н.Н. Кристаллохимия. Краткий курс. М.: Изд-во МГУ, 2010.
   

1. 
   Бокий Г.Б., Порай-Кошиц М.А. Курс рентгеноструктурного анализа. Т.1. М.: Изд-во МГУ, 1964.
   
2. 
   Най Дж. Физические свойства кристаллов. М.: ИЛ, 1960
   
3. 
   Петров Т.Г., Трейвус Е.Б., Пунин Ю.О., Касаткин А.П. Выращивание кристаллов из растворов. Л.: Недра, 1983.
   
4. 
   Порай-Кошиц М.А. Практический курс рентгеноструктурного анализа. Т.2. М.: Изд-во МГУ, 1960.
   
5. 
   Современная кристаллография. Т.1-4. М.: Наука , 1979-1981.
   
6. 
   Урусов В.С. Теоретическая кристаллохимия. М.: Изд-во МГУ, 1987.
   
7. 
   Филатов С.К. Высокотемпературная кристаллохимия. Л.: Недра, 1990.
   
8. 
   Егоров-Тисменко Ю.К. Литвинская Г.П. Теория симметрии кристаллов. М.: 2000.
   
9. 
   Tiley R.J.D. Crystals and Crystal Structures. Wiley, 2006.
   
10. 
    C. Giacovazzo, H. L. Monaco, G. Artioli, D. Viterbo, G. Ferraris, G. Gilli, G. Zanotti and M. Catti, Fundamentals of Crystallography. Oxford University Press, Oxford, 2002.
    
11. 
    G. Ferraris, E. Mackovicky and S. Merlino, Crystallography of Modular Materials. Oxford University Press, Oxford, 2004.
    
12. 
    Krivovichev S.V. Structural Crystallography of Inorganic Oxysalts. Oxford University Press, Oxford, 2008.