Očekivani ishodi učenja na razini predmeta (4-10 ishoda učenja) |
Nakon položenog kolegija studenti će moći:
1. Objasniti pojam minerala, kristala i amorfnog stanja.
2. Obrazložiti temeljne pojmove i zakonitosti kristalografije.
3. Kategorizirati elemente simetrije kristala i kristalne sustave.
4. Objasniti međuatomske veze u kristalima i pravilno pakiranje atoma u kristalnoj strukturi.
5. Opisati temeljne pojmove, veličine i zakonitosti kod rendgenske difrakcijske analize, fluorescentne rendgenske analize, infracrvene spektroskopije, toplinskih metoda analize (DTA-TG/DTG) i elektronske mikroskopije (TEM, SEM).
6. Izabrati ispravan pristup u izboru odgovarajuće metode strukturne karakterizacije materijala polazeći od usvojenih znanja. |
Sadržaj predmeta detaljno razrađen prema satnici nastave |
1. tjedan. Uvod. Zemljina kora, stijene, minerali, uvjeti i procesi nastajanja minerala. 2. tjedan: Pregled osnovnih mineralnih (nemetalnih) sirovina.
3. tjedan Kristalno i amorfno stanje. Osnovni kristalografski principi.
4. tjedan: Kristalna struktura. Kristalografske osi, parametri i indeksi ravnina na kristalu.
5. tjedan: Elementi simetrije. Sustavi simetrije i klase kristala. Parametri elementarne ćelije kristala.
6. tjedan: Osnove kristalokemije. Koordinacijski broj. Paulingova pravila izgradnje ionskih kristala.
7. tjedan: Teorija kompaktnog slaganja. Osnovni tipovi kristalnih struktura. Strukture silikata. Defekti kristalne rešetke, izomorfije, polimorfije i čvrste otopine.
8. tjedan: Fizička, električna, toplinska i optička svojstva kristalnih tvari. Provjera znanja (I. kolokvij).
9. tjedan: Uloga strukturne analize u kontroli i vođenju tehnoloških procesa, te u kontroli i osiguranju kakvoće gotovih proizvoda. Primjeri iz prakse.
10. tjedan: Metode strukturne karakterizacije silikata, oksida i drugih anorganskih inženjerskih materijala. Primjer identifikacije glinenih minerala kombiniranim metodama analize (kemijska analiza, rendgenska analiza, toplinska i infracrvena analiza).
11. tjedan: Temeljna načela rendgenske difrakcije. Kontinuirani i karakteristični spektri rendgenskog zračenja. Braggova jednadžba. Kvalitativna i kvantitativna rendgenska difrakcijska analiza. Strukturne karakteristike silikata i njihove karakteristične rendgensko difrakcijske slike.
12. tjedan: Fluorescentna rendgenska analiza. Infracrvena spektroskopija. karakteristične vrpce pojedinih mineralnih grupa. Spektri slojevitih silikata.
13. tjedan: Metode identifikacije mikrostrukture. Elektronska mikroskopija i mikroanaliza.
14. tjedan: Termičke metode analize. Diferencijalno-termička (DTA) i termogravimetrijska analiza (TG/DTG), diferencijalna pretražna kalorimetrija (DSC). Primjena metoda toplinske analize (DTA-TG/DTG) u kemiji cementa.
15. tjedan: Elektronska mikroskopija i elektronska difrakcija. Primjena transmisijske (TEM) i pretražne (SEM) elektronske mikroskopije i elektronske mikroanalize na silikatne materijale. Provjera znanja (II. kolokvij).
VJEŽBE:
1. Određivanje parametra jedinične ćelije i identifikacija hkl indeksa praškastog uzorka.
2. Određivanje veličine kristalita. Određivanje parametra jedinične ćelije metodom oscilacije monokristala.
3. Karakterizacija kristalnih materijala metodom rendgenske difrakcije. Kvalitativna rendgenska analiza uzorka i smjese.
4. Primjena metoda toplinske analize (DTA-TG/DTG) u kemiji cementa za:
(a) praćenje napredovanja reakcije hidratacije u sustavu cement-voda (bez dodatka i s dodatkom pucolana), i (b) određivanje kinetičkih parametara toplinske razgradnje portlandita, nastalog u sustavu cement-voda.
5. Primjena infracrvene spekroskopije: (a) u analizi spomenika povijesne i kulturne baštine ("Mediteranska patina" na spomenicima od mramora i vapnenca), i (b) u analizi i identifikaciji silikata. |
