Vizualizace krystalové struktury

1. Vizualizace krystalové struktury Individuální seminární práce pro udělení zápočtu z předmětu Anorganická chemie 2013

2. Vizualizace struktury krystalů snadno, rychle a bezbolestně

3. Osobnosti, které umožnily vizualizaci Wilhelm Conrad Roentgen 27.3.1845 – 10.2.1923 německý fyzik 1901 Nobelova cena za fyziku – záření X – rentgenové paprsky

4. Osobnosti, které umožnily vizualizaci William Lawrence Bragg 31.3.1890 – 1.7.1971 narozen v Austrálii britský fyzik a krystalograf 1912 objevil Braggovy zákony rentgenové difrakce základ pro určení krystalů 1915 spolu s otcem Williamem Braggem – Nobelova cena za fyziku

5. Osobnosti, které umožnily vizualizaci Herbert AaronHauptman *14.2.1917 – 23.10.2011 americký matematik vyvinul matematickou metodu pro přímý převod rentgenových dat struktur molekulárních krystalovaných materiálů spolu s Jerome Karlem získal za tento postup Nobelovu cenu za chemii za rok 1985

6. Osobnosti, které umožnily vizualizaci Jerome Karle rodné jméno Jerome Karfunkel *18.6.1918 americký fyzikální chemik společně s Herbertem A. Hauptmanem získal Nobelovu cenu za chemii 1985 za přímou analýzu krystalových struktur použitím techniky rozptylu rentgenových paprsků

7. Proč vizualizovat v anorganické chemii? Pro znázornění jednoduché chemické sloučeniny si bohatě vystačíme s chemickými vzorci. Díky molekulovým, funkčním či strukturním vzorcům si vytváříme představu o struktuře, poměru atomů či jejich uspořádání. Ale co dělat ve chvíli, kdy narazíme na sloučeninu složitější a papír s tužkou nám již přestanou být dobrými pomocníky? Právě v tuto chvíli je ideálním řešením počítačová vizualizace.

8. Co je k vizualizaci potřeba? Pro úspěšné zobrazení struktury jsou nezbytné dva kroky získat tzv. CIF soubor daného krystalu a mít vhodný vizualizační program, který zobrazí interaktivně model struktury

9. Co je k vizualizaci potřeba? CIF je flexibilní a volně dostupný soubor, který obsahuje detailní informace o daném krystalu Po jeho otevření ve vhodném vizualizačním programu je možné strukturou otáčet, přibližovat ji, zobrazit velikost atomů, měřit délky vazeb a získávat další informace

10. Co je k vizualizaci potřeba? CIF formáty krystalů jsou dostupné na webové adrese Americké mineralogické společnosti rruff.geo.arizona.edu/AMS. CIF data lze vyhledat několika způsoby, nejjednodušší je zadání názvu anglického minerálu, popř. prvků, které minerál obsahuje do příslušné kolonky na úvodní stránce. Pozor na překlepy! Poté již stačí kliknout na „Download CIF data“ a uložit si soubor do počítače. Neznáme-li správný název minerálu odpovídajícího hledané sloučenině, pomůžeme si databází mindat.org a jejím vyhledáváním podle prvků

11. Schéma postupu krystal databáze mindat.org rruf.geo.arizona.edu/AMS cif

12. Mindat.org hledání podle složení hledání podle názvu minerálu

13. Mindat.org vyberete prvky necháte vyhledat minerály

14. Mindat.org Získáte abecední seznam i se vzorci, kliknutím na modrý název krystalu otevřete databázi informací

15. Mindat.org Hlavní stránka databáze pro daný krystal

16. Mindat.org U známějších krystalů nalezneme interaktivní model struktury v apletuJmol, můžeme otáčet modelem, měřit vzdálenosti a úhly, měnit typ zobrazení …

17. Mindat.org CIF file získáme až po přechodu na link AMS přechod na AMS databázi

18. Databáze AMS zde stáhneme a uložíme CIF data stáhněte a uložte cif data

19. Schéma dalšího postupu cif vizualizační software Jmol Mercury CrystalMaker Diamond ViewerLite pro práci s modely využijeme některý z nabídnutých programů

20. Jmol Jmol: http://jmol.sourceforge.net/ freeware, možnost programování, relativně snadná obsluha, slabší grafika, možnost „prostorového“ zobrazení, je k dispozici i český popis

21. Mercury 2.4.6 Mercury 2.4.6 http://www.ccdc.cam.ac.uk freeeware, jednoduchá obsluha, pravoúhlé projekce, průměrná grafika, obrázky lze přímo stáhnout

22. Diamond Diamond: http://www.crystalimpact.com/diamond/ velmi pěkná grafika, složitější obsluha, demoverze zdarma, obrázky jen PrintScreen

23. CrystalMaker Crystal Maker: http://www.crystalmaker.com demoverze, lze ukládat jen obrázky PrintScreen systémem, snadné měření, snadná obsluha

24. ViewerLite 5.0 ViewerLite 5.0, případně nový DS Vizualizer2.5, freeware firmy Accelrys pěkná grafika, možnost ukládání obrázků

25. úkoly Nalezněte cif data a zobrazte struktury následujících solí a měřením porovnejte vzdálenosti mezi atomy (ionty) a úhly mezi vazbami (spojnicemi částic), určete koordinační číslo atomů tvořících strukturu (kolik obráceně nabitých částic je okolo kationtu respektive aniontu ve stejných vzdálenostech nejblíže), najděte prvky symetrie modelů (rovina symetrie, osa symetrie, bod symetrie) NaCl – KCl

26. úkoly Nalezněte cif data a zobrazte struktury následujících solí a měřením porovnejte vzdálenosti mezi atomy (ionty) a úhly mezi vazbami (spojnicemi částic), určete koordinační číslo atomů tvořících strukturu (kolik obráceně nabitých částic je okolo kationtu respektive aniontu ve stejných vzdálenostech nejblíže), najděte prvky symetrie modelů (rovina symetrie, osa symetrie, bod symetrie) KNO3 – NaNO3

27. úkoly Nalezněte cif data a zobrazte struktury následujících solí a měřením porovnejte vzdálenosti mezi atomy (ionty) a úhly mezi vazbami (spojnicemi částic), určete koordinační číslo atomů tvořících strukturu (kolik obráceně nabitých částic je okolo kationtu respektive aniontu ve stejných vzdálenostech nejblíže), najděte prvky symetrie modelů (rovina symetrie, osa symetrie, bod symetrie) kyselina boritá a borax

28. úkoly Nalezněte cif data a zobrazte struktury následujících solí a měřením porovnejte vzdálenosti mezi atomy (ionty) a úhly mezi vazbami (spojnicemi částic), určete koordinační číslo atomů tvořících strukturu (kolik obráceně nabitých částic je okolo kationtu respektive aniontu ve stejných vzdálenostech nejblíže), najděte prvky symetrie modelů (rovina symetrie, osa symetrie, bod symetrie) Uhličitan vápenatý v modifikaci kalcit a aragonit

29. úkoly Nalezněte cif data a zobrazte struktury následujících solí a měřením porovnejte vzdálenosti mezi atomy (ionty) a úhly mezi vazbami (spojnicemi částic), určete koordinační číslo atomů tvořících strukturu (kolik obráceně nabitých částic je okolo kationtu respektive aniontu ve stejných vzdálenostech nejblíže), najděte prvky symetrie modelů (rovina symetrie, osa symetrie, bod symetrie) Oxid titaničitý v modifikacích rutil a anatas

30. úkoly Nalezněte cif data a zobrazte struktury vylosovaného hydrátu a měřením porovnejte vzdálenosti mezi atomy (ionty) a úhly mezi vazbami (spojnicemi částic) Určete strukturální uspořádání vylosovaného hydrátu soli (vzdálenosti, úhly, koordinační čísla)

31. úkoly Nalezněte cif data a zobrazte struktury vylosovaných dvou kovů a měřením porovnejte vzdálenosti mezi atomy (kationty) a úhly mezi vazbami (spojnicemi kationtů), určete koordinační číslo atomů tvořících strukturu (kolik kationtů je okolo jednoho kationtu ve stejných vzdálenostech nejblíže), najděte prvky symetrie modelů (rovina symetrie, osa symetrie, bod symetrie) Určete strukturální uspořádání vylosovaných dvou krystalických kovů Termín odevzdání – podmínka udělení zápočtu