ISBN 978-5-9275-0653-8 В учебнике подробно рассмотрены основы структурной кристаллографии и кристаллохимии, физика дифракци рентгеновских лучей, нейронов и электронов, анализа атомного строения веществ. <...> Рассеяние рентгеновских лучей электронами, атомами, газами и жидкостями . <...> Краткая историческая справка о ведущих ученых и их достижениях в становлении структурной кристаллографии приведена ниже. <...> Шенфлис (1891 г.) Исходя из представлений о пространственной решетке, вывел 15 различных вариантов симметричного расположения узлов в пространстве Вывод 14 решеток Браве В кристаллах возможны лишь 32 вида симметрии Независимо сделал вывод 32 видов симметрий кристаллов Представления о предельных группах симметрии Учтя трансляционные элементы симметрии (винтовые оси) при развитии теории О. <...> В настоящее время структурная кристаллография активно используется при описании строения жидких кристаллов и квазикристаллов, биологических макромолекул, фуллеренов и др. сложных атомных систем. <...> Эта структурная единица (или ее любая точка, например, центр любого атома в ней) называется узлом решетки, а трансляции, как элементы симметрии, размножают эти узлы, формируя кристаллическую решетку. <...> В данном математическом (геометрическом) образе кристалла выделяются узлы, узловые ряды и узловые плоскости, а так же основной параллелепипед повторяемости – ячейка кристаллической решетки. <...> Выбрав ту или иную систему координат (обычно в качестве координатных осей выбирают три узловых ряда с кратчайшими трансляциями), можно описать узлы кристалличе13 ской решетки векторами R ma nb p c = + + , где a,b , c есть векторы трансляций по трем выбранным кристаллографическим осям х, у, z, а числа m, n, p характеризуют номера узлов по соответствующим осям. <...> В отличие от узлов узловые ряды обозначаются символом типа [m n р], т. е. в узловом ряде указываются координаты узла, ближайшего к началу координат. <...> Для узловых плоскостей (сеток), вместо указания <...>
Современные_методы_структурного_анализа_веществ.pdf
УДК 548+535
ББК 22.37+24.5+22.346
К 92
Куприянов М. Ф., Рудская А. Г., Кофанова Н. Б., КабиК
92
ров Ю. В., Разумная А. Г.
Современные методы структурного анализа веществ: учебник
/ М. Ф. Куприянов, А. Г. Рудская, Н. Б. Кофанова, Ю. В. Кабиров,
А. Г. Разумная. – Ростов н/Д: Изд-во ЮФУ, 2009. – 288 с.
ISBN 978-5-9275-0653-8
В учебнике подробно рассмотрены основы структурной кристаллографии
и кристаллохимии, физика дифракци рентгеновских лучей,
нейронов и электронов, анализа атомного строения веществ. Особое
внимание уделено достоверности и точности результатов структруного
анализа.
Учебник может быть использован при подготовке студентов и аспирантов
физических, химических, геологических, биологических и материаловедческих
специальностей, а также инженерами и научными
работниками, занимающимися разработкой новых матреалов различного
применения.
ISBN 978-5-9275-0653-8
УДК 548+535
ББК 22.37+24.5+22.346
© Куприянов М. Ф., 2009
© Рудская А. Г., 2009
© Кофанова Н. Б., 2009
© Кабиров Ю. В., 2009
© Разумная А. Г., 2009
© Оформление. Макет. Издательство
Южного федерального университета, 2009
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................... 5
ГЛАВА I
ОСНОВЫ КРИСТАЛЛОГРАФИИ
И КРИСТАЛЛОХИМИИ ............................................................ 9
1.1. Основы структурной кристаллографии .............................. 13
1.2. Основы кристаллохимии .................................................... 27
ГЛАВА II
ДИФРАКЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ ............................. 44
2.1. Основы физики рентгеновских лучей .............................. 44
2.1.1. Интенсивности рентгеновских спектров .......................... 44
2.1.2. Форма и ширина линий рентгеновского спектра ............ 50
2.1.3. Истинное поглощение рентгеновских лучей ................... 54
2.2. Дифракция рентгеновских лучей
и определение структур веществ ..................................... 57
2.2.1. Рассеяние рентгеновских лучей электронами,
атомами, газами и жидкостями ...................................... 59
2.2.2. Рассеяние рентгеновских лучей кристаллами ................ 77
2.2.3. Распределение электронной плотности в ячейке ............ 89
2.2.4. Метод межатомной функции .......................................... 98
2.2.5. Метод минимизации структурного функционала ......... 104
ГЛАВА III
ТЕПЛОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ АТОМОВ.
ДИФФУЗНОЕ РАССЕЯНИЕ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ ..... 108
3.1. Основы динамики решетки .............................................. 108
3.2. Фактор Дебая-Валлера ..................................................... 118
3.3. Диффузное рассеяние рентгеновских лучей .................... 120
3
Стр.3
ГЛАВА IV
МЕТОД ПОРОШКА В РЕНТГЕНОГРАФИИ .......................... 149
ГЛАВА V
ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И НЕЙТРОНОВ ..................... 168
5.1. Дифракция электронов .................................................... 168
5.2. Дифракция нейтронов ...................................................... 185
5.3. Динамика решетки и рассеяние нейтронов ...................... 201
ГЛАВА VI
НОВЫЕ МЕТОДЫ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА .................. 231
6.1. Общие проблемы традиционных методов
рентгеноструктурного анализа ........................................ 231
6.2. Примеры применения
рентгендифракционных методов ..................................... 249
6.3. Структурный анализ сегнетоэлектриков ......................... 261
6.4. Ограничения методов рентгеноструктурного анализа ..... 284
ЛИТЕРАТУРА ............................................................................. 287
4
Стр.4