《X-射线结晶学》课程教学大纲
第一部分 课程基本信息
课程名称 |
X-射线结晶学 |
英文名称 |
X-ray Crystallography |
课程编号 |
S3190301 |
适应专业 |
无机化学 |
开课学期 |
第二学期 |
预修课程 |
高等无机化学 |
课程性质 |
二级学科必修课 |
高等有机化学 |
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学时/学分 |
36学时/ 2学分 |
高等分析化学 |
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考核方式 |
考试 |
开课单位 |
化学学院 |
课程负责人 |
姓名 |
职称 |
学历/学位 |
郭华东 |
教授 |
研究生/博士 |
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课程负责人所在学院（部门） |
中心实验室 |
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课程负责人联系方式 |
18204305472 |
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第二部分 课程概述
1．X-射线结晶学课程是无机化学方向研究生必修的一门专业基础课程，是利用晶体的X-射线衍射效应研究晶体的结构及其有关问题的学科。该学科为物理学、晶体学、化学和生物学等基础学科和材料、医药、环境等多个应用学科的研究提供了有益的补充。本课程重点介绍当今结晶学的研究发展状况，以及X-射线衍射单晶结构分析方法的基本原理和技术。
2．通过本课程的学习，使学生了解晶体学和晶体工程学的研究进展，初步掌握X-射线衍射单晶结构分析方法的基本原理，能够运用相应的模型、软件解析单晶物质的结构。要求学生能够在识记的基础上，较好地理解所学内容，全面正确地掌握基本概念、基本原理，并且能够进行简单分析；并在理论学习的基础上，能够独立地完成相关仪器的操作，收集、还原、解析未知的晶体结构。
第三部分 课程主要教学内容
章一、绪 论（2课时）
本章主要讲述晶体的特征，单晶结构分析的发展、重要性以及基本过程。
本专题重点和难点：
重点：固态物质的分类；
难点：单晶结构分子的基本过程。
一、晶体的特征
二、单晶结构分析简史
三、单晶结构分析的重要性
四、单晶结构分析的过程
本章主要思考题：
1. 简述单晶、多晶、准晶之间的区别；
2. 简述X-射线衍射单晶结构分析方法的一般步骤。
章二、晶体的培养和衍射实验（8课时）
本章主要阐述不同类型单晶的培养方法以及获得X-射线单晶衍射数据的过程和主要方法。
本专题重点和难点：
重点：配体的设计与单晶的培养方法，Smart Apex II 上机操作与数据收集；
难点：晶体的合理挑选与安置。
一、单晶的培养
二、晶体的挑选与安置
三、Smart Apex II与衍射数据的收集
四、数据的还原与校正
五、吸收校正
六、衍射数据质量的检查与评估
本章主要思考题：
1. 简述重结晶的基本原理以及不同类型单晶的培养方式；
2. 简述Smart Apex II 上机操作的基本步骤。
章三、晶体结构解析与精修（16课时）
本章主要结合实例讲述晶体结构解析和结构精化的方法，学会使用Wingx程序解析一些简单晶体结构
本专题重点和难点：
重点：结合具体实例解析晶体结构；
难点：结构精修中的若干问题与精修技巧。
一、晶体结构解析
（一）结构解析的过程与相角问题
（二）傅里叶合成
（三）帕特森法
（四）直接法
（五）结构解析中的若干问题
1、晶胞的错误确定
2、空间群错误指认
3、有问题的结构
4、赝对称结构
二、结构精修
（一）结构精修与最小二乘法
（二）权重方案与残差因子
（三）精修技巧
（四）结构精修中的若干问题
1、原子的错误指认
2、无序结构
3、孪晶
（五）结构精修结果的检查
本章主要思考题：
1. 结合实例简述水分子加氢的基本方法；
2. 结合实例简述苯环无序处理方法。
章四、拓扑结构分析（10课时）
本章主要结合实例介绍运用Diamond、Olex、Material Studio 等软件分析晶体的结构，计算复杂三维结构的拓扑符号。
本专题重点和难点：
重点：软件的使用方法和适用范围；
难点：拓扑结构的分析与计算。
一、Diamond的使用方法和晶体结构分析
二、Olex的使用方法和晶体结构分析
三、Material Studio的使用方法和晶体结构分析
本章主要思考题：
1. MOF-5的拓扑结构分析；
2. 晶体中螺旋链的甄别与呈现。
第四部分 主要教学参考资料
一、建议教材
陈小明，《单晶结构分析原理和实践》（第二版），科学出版社，2006
二、主要参考书
1．周公度 郭可信，《晶体和准晶体的衍射》，北京大学出版社，1999
2．刘粤惠 刘平安，《X射线衍射分析原理与应用》，化学工业出版社，2003
第五部分 教学进度表
教学周 |
专题名称 |
主要内容 |
授课方式 |
学时分配 |
|
理论学时 |
实践（实验）学时 |
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第一周 |
绪论 |
|
课堂讲授 |
2 |
|
第二周 |
晶体的培养和衍射实验 |
单晶的培养 |
课堂讲授 |
2 |
|
第三周 |
晶体的培养和衍射实验 |
mart Apex II与衍射数据的收集 |
课堂讲授 |
2 |
|
第四周 |
晶体的培养和衍射实验 |
数据的还原与校正 |
课堂讲授 |
2 |
|
第五周 |
晶体的培养和衍射实验 |
衍射数据质量的检查与评估 |
课堂讲授 |
2 |
|
第六周 |
晶体结构解析与精修 |
晶体结构解析 |
课堂讲授 |
2 |
|
第七周 |
晶体结构解析与精修 |
晶体结构解析 |
课堂讲授 |
2 |
|
第八周 |
晶体结构解析与精修 |
晶体结构解析 |
课堂讲授 |
2 |
|
第九周 |
晶体结构解析与精修 |
晶体结构解析 |
课堂讲授 |
2 |
|
第十周 |
晶体结构解析与精修 |
结构精修 |
课堂讲授 |
2 |
|
第十一周 |
晶体结构解析与精修 |
结构精修 |
课堂讲授 |
2 |
|
第十二周 |
晶体结构解析与精修 |
结构精修 |
课堂讲授 |
2 |
|
第十三周 |
晶体结构解析与精修 |
结构精修 |
课堂讲授 |
2 |
|
第十四周 |
拓扑结构分析 |
Diamond的使用方法和晶体结构分析 |
课堂讲授 |
2 |
|
第十五周 |
拓扑结构分析 |
Diamond的使用方法和晶体结构分析 |
课堂讲授 |
2 |
|
第十六周 |
拓扑结构分析 |
Olex的使用方法和晶体结构分析 |
课堂讲授 |
2 |
|
第十七周 |
拓扑结构分析 |
Olex的使用方法和晶体结构分析 |
课堂讲授 |
2 |
|
第十八周 |
拓扑结构分析 |
Material Studio的使用方法和晶体结构分析 |
课堂讲授 |
2 |
|
学院主管领导审核签字：
年 月 日
