STRUTTURISTICA CHIMICA DIFFRATTOMETRICA (A.A. 2020-21) Lo stato cristallino Solidi ionici semplici, con ioni molecolari, molecolari neutri, solidi covalenti, solidi metallici. La simmetria nei cristalli: definizione di operazione di simmetria; operazioni proprie e improprie. Simmetria traslazionale: reticolo di traslazione, cella elementare; gruppi puntuali dei reticoli di traslazione: i sette sistemi cristallini; reticoli non primitivi; il caso dei cinque reticoli piani; reticoli di Bravais; piani reticolari ed indici di Miller; reticoli cristallini; assi elicogiri e piani glide; simmetria puntuale dei reticoli cristallini: le classi cristalline; gruppi spaziali: unità asimmetrica; rappresentazione dei gruppi spaziali; notazione in uso nelle Tabelle Internazionali di Cristallografia; studio di alcuni gruppi spaziali comuni nei sistemi di bassa simmetria; La diffrazione dei raggi X: diffrazione da polveri e da cristallo singolo Tecniche di crescita di monocristalli. Sorgenti di raggi X convenzionali e non: tubi a raggi X, radiazione di sincrotrone. Tecniche di rivelazione dei raggi X. Il diffrattometro a cristallo singolo e per polveri. Teoria dell'interazione dei raggi X con la materia: diffusione da un elettrone atomico, da un atomo, da una molecola, da un cristallo. Equazioni di Laue. Diffrazione di Bragg. Il reticolo reciproco. Sfera di riflessione di Ewald e sfera limite. L'intensità dell'onda diffratta. Intensità integrata e sua misura. La legge di Friedel. La diffusione anomala. Funzioni periodiche e serie di Fourier in forma complessa e trigonometrica; Il fattore di struttura. Il fattore di temperatura. La sintesi di Fourier e il problema della fase. Il reticolo reciproco come conseguenza della sviluppabilità in serie di Fourier delle funzioni del punto del reticolo cristallino; sintesi di Fourier della densità elettronica di un cristallo: osservata, calcolata e differenza;. Effetto della simmetria sull’intensità di diffrazione: assenze sistematiche e determinazione del gruppo spaziale. Principali metodi di risoluzione delle strutture cristalline. La funzione di Patterson: vettori interatomici, funzione di Patterson in forma complessa e trigonometrica, simmetria della funzione di Patterson, deduzione di coordinate atomiche dai massimi della funzione di Patterson, metodo dell’atomo pesante. I metodi diretti. Affinamento delle strutture cristalline: il metodo dei minimi quadrati. Accuratezza dei parametri strutturali ottenuti con diffrazione dei raggi X; effetto del moto termico sulle distanze di legame. Il metodo delle polveri: applicazioni e limiti. Diffrazione di neutroni. Tecnica X-N. Studio della distribuzione della densità elettronica. Crystal Engineering Concetto di sintone; strutture condizionate dalla formazione di legami di idrogeno e di alogeno.

C. Hammond:”The Basics of Crystallography and Diffraction” 3rd ed. (2009). M. Ladd & R. Palmer:”Structure determination by X-ray Crystallography” 5th ed. (2013). C. Giacovazzo (Ed.):"Fundamentals of Crystallography". IUCr OUP 2nd ed. (2002).