Consulta de Guías Docentes



Academic Year/course: 2023/24

543 - Master's in Molecular Chemistry and Homogeneous Catalysis

60456 - Crystallography and diffraction techniques


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
60456 - Crystallography and diffraction techniques
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
543 - Master's in Molecular Chemistry and Homogeneous Catalysis
ECTS:
2.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject type:
Optional
Module:
---

1. General information

The objective of this subject is to enable students to recognize the potential of the different diffraction techniques in the framework of any research, basic or applied, in the field of chemistry. It will also help them to learn how to follow the process of measurement and subsequent treatment of the data until the structural information is obtained.

The understanding of the fundamental concepts associated with diffraction techniques should contribute to the training of students so that they have the autonomous criteria to use these methodologies when faced with certain problems of identification or characterization of samples in the academic or business environment. The structural information obtained through experimental diffraction studies is essential in the establishment of very powerful structure-activity relationships, which allow to progress in the rationalization of very diverse chemical processes. 

The learning activities planned in this subject will contribute to the achievement of SDG targets 3.b, 4.3, 4.4, 6.3, 7a, 8.2, 9.4, 9.5, 11.4, 12.2, 12.4 of the SDGs of the 2030 Agenda.

2. Learning results

To assimilate the fundamental concepts of spatial symmetry, showing an adequate understanding of its nomenclature and its application to crystallography.

To manage, using a criterion, the concepts involved in the diffraction process and, especially, in the interrelation between the experimental results of the diffraction processes and the internal structure of the crystals.

To know the most common experimental methods for the realization of diffraction diagrams, both for powder and for single crystal samples. To understand the fundamental requirements of samples that make them eligible for X-ray diffraction studies.

To know the appropriate procedures for the determination of molecular structures from diffraction data.

To interpret the main characteristics of diffraction diagrams and assess the quality of the data obtained.

To process the diffraction data to obtain the required structural information, either at the crystalline or molecular level.

To interpret the structural results obtained from the experiments.

To know the existence and basic experimental requirements for other structural determination processes based on diffraction of radiation other than X-rays.

3. Syllabus

1. Structure/Property: paradigm of modern science. What is structural crystallography? Diffraction experiments.

2. Spatial symmetry. Space groups. Nomenclature. International tables.

3. X-rays and other radiation. Scientific equipment for diffraction.

4. Crystal structure and diffraction. Reflections and intensities. Bragg's law, reciprocal network and structure factor.

5. Diffraction data processing. The refinement of three-dimensional structures. Absolute structures.

6. Presentation and validation of results. Contextualization of structural data.

7. Diffraction experiments on polycrystalline samples. Applications and methodologies.

8. Steps in a conventional process of structural determination. Programs used (monocrystalline samples). 

9. Seminars for presentation and discussion of articles in the area of molecular chemistry and catalysis.

4. Academic activities

The learning process will use in-class presentations, previously made available, that the teachers will explain by raising various questions and stimulating students’ participation in the description and understanding of the concepts. In some classes, short reading texts will be provided to introduce the concepts to be explained in class and to serve as a preliminary motivation for the student.

In addition to the interactive classes with the students, at the beginning of the term we will include the reading of curricular adaptation texts for those students who require it, as well as the analysis, study and subsequent commentary of complementary texts to the concepts developed in class.

In addition, practical exercises on spatial symmetry, evaluation of systematic absences, or reciprocal network,  will be proposed. These will be worked on in groups, The teacher will perform a step-by-step solving of a molecular structure in class, based on the students' indications.

Master Classes: 1 ECTS

Problem solving and seminars. Computer practice : 1 ECTS

5. Assessment system

The assessment of the student, in relation to the expected learning results, will be carried out continuously based on the following activities:

1.- Exams on the solving of problems, practical questions, exercises and other similar activities covered in the subject. At the end of each topic, a questionnaire with a reduced number of basic questions will be distributed for students to elaborate as personal work outside the class; these documents will be a key element in the assessment (40 %).

2.- Presentation of the structural results published in a recent scientific work of interest to the student. The student must demonstrate knowledge, correct and precise use of the concepts covered in the subject (20 %).

3.- Written or oral test (to be decided by the students), to be taken at the end of the subject, consisting of the solving of problems and questions on the contents taught (40 %).

Those students who do not pass the subject, or wish to improve their grade, may opt for a global test consisting of a commentary on the structural part of a current publication related to the topics covered by the master's degree (40%) and the answer to a series of theoretical questions on the concepts taught throughout the term (60%).

The enrolment in the subject entitles the student to 2 official exam calls per enrolment. The performance of the exams and the number of official calls will be in accordance with the Rules of Permanence in Master Studies and the Rules of Learning Assessment Standards of the Faculty of Sciences (https://ciencias.unizar.es/normativas-asuntos-academicos).


Curso Académico: 2023/24

543 - Máster Universitario en Química Molecular y Catálisis Homogénea

60456 - Cristalografía y técnicas de difracción


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
60456 - Cristalografía y técnicas de difracción
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
543 - Máster Universitario en Química Molecular y Catálisis Homogénea
Créditos:
2.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

El objetivo de esta asignatura es habilitar al alumno para reconocer el potencial de las diferentes técnicas de difracción en el marco de cualquier investigación, básica o aplicada, en el ámbito de la Química, y poder ser capaz de seguir el proceso de medida y tratamiento posterior de los datos hasta la obtención de la información estructural.

La comprensión de los conceptos fundamentales asociados a las técnicas de difracción debe contribuir a la formación del alumno de manera que éste disponga de criterio autónomo para acudir a estas metodologías ante determinados problemas de identificación o caracterización de muestras en el ámbito académico o en el entorno empresarial. La información estructural que se obtiene a través de los estudios experimentales por difracción resulta básica en el establecimiento de relaciones estructura/actividad muy poderosas, que permiten progresar en la racionalización de procesos químicos muy diversos. 

Las actividades de aprendizaje previstas en esta asignatura contribuirán al logro de las metas 3.b, 4.3, 4.4, 6.3, 7a, 8.2, 9.4, 9.5, 11.4, 12.2, 12.4 de los ODS de la Agenda 2030.

2. Resultados de aprendizaje

Asimilar los conceptos fundamentales de simetría espacial, mostrando una comprensión adecuada de su nomenclatura y de su aplicación a la Cristalografía.

Manejar con criterio los conceptos implicados en el proceso de difracción y, en especial, en la interrelación entre los resultados experimentales de los procesos de difracción y la estructura interna de los cristales.

Conocer los métodos experimentales más comunes para la realización de diagramas de difracción, tanto para muestras en polvo, como para muestras monocristalinas. Entender los requerimientos fundamentales de las muestras para ser susceptibles de ser estudiadas por difracción de rayos X.

Conocer los procedimientos adecuados para la determinación de estructuras moleculares a partir de datos de difracción.

Interpretar las principales características de los diagramas de difracción y evaluar la calidad de los datos obtenidos.

Procesar los datos de difracción para la obtención de la información estructural requerida, a nivel cristalino o bien a nivel molecular.

Interpretar los resultados estructurales obtenidos de los experimentos.

Conocer la existencia y los requerimientos experimentales básicos para otros procesos de determinación estructural basados en la difracción de otras radiaciones distintas de los rayos X.

3. Programa de la asignatura

1. Estructura/Propiedad: paradigma de la ciencia moderna. ¿Qué es la Cristalografía estructural?. Experimentos de difracción.

2. Simetría espacial. Grupos espaciales. Nomenclatura. Tablas Internacionales.

3. Rayos X y otras radiaciones. Equipamiento científico para la difracción.

4. Estructura cristalina y difracción. Reflexiones e intensidades. Ley de Bragg, red recíproca y factor de estructura.

5. El tratamiento de datos de difracción. El refino de estructuras tridimensionales. Estructuras absolutas.

6. Presentación y validación de resultados. Contextualización de datos estructurales.

7. Experimentos de difracción sobre muestras policristalinas. Aplicaciones y metodologías.

8. Pasos en un proceso convencional de determinación estructural. Programas empleados (muestras monocristalinas). 

9. Seminarios de presentación y discusión de artículos en el área de la Química Molecular y Catálisis.

4. Actividades académicas

El proceso de aprendizaje utilizará presentaciones en clase, previamente disponibles por lo alumnos, sobre las que los profesores disertarán planteando cuestiones diversas y estimulando su participación en la descripción y comprensión de los conceptos. En algunas clases se adelantarán textos cortos de lectura que introduzcan los conceptos a explicar en la clase y que sirvan de motivación previa al alumno.

Aparte de las clases interactivas con los alumnos, al comienzo del curso se incluirá la lectura de textos de adaptación curricular de aquellos alumnos que lo requieran, y el análisis, estudio y comentario posterior de textos complementarios a los conceptos desarrollados en clase.

Adicionalmente se plantearán ejercicios prácticos sobre simetría espacial, evaluación de ausencias sistemáticas, o red recíproca, a trabajar en grupo. El profesor realizará la resolución paso a paso de una estructura molecular en clase, a partir de las indicaciones de los alumnos.

Clases Magistrales: 1 ECTS

Resolución de problemas y seminarios y prácticas con ordenador: 1 ECTS

5. Sistema de evaluación

La evaluación del estudiante, en relación a los resultados de aprendizaje previstos, se realizará de modo continuo sobre la base de las siguientes actividades:

1.- Controles de resolución de problemas, cuestiones prácticas, ejercicios y otras actividades semejantes realizadas a lo largo de la asignatura. Al final de cada tema, se distribuirá un cuestionario con un número reducido de cuestiones básicas para que los alumnos lo elaboren como trabajo personal fuera de clase; estos documentos serán pieza clave en la evaluación (40 %).

2.- Presentación de los resultados estructurales publicados en un trabajo científico reciente de interés del alumno. El alumno deberá hacer muestra del conocimiento, uso correcto y preciso de los conceptos abordados en el desarrollo del curso (20 %).

3.- Prueba escrita u oral (a decidir por los alumnos), a realizar al final de la impartición de la asignatura, consistente en la resolución de problemas y cuestiones sobre los contenidos impartidos (40 %).

Aquellos alumnos que no superen la asignatura, o desearan mejorar su calificación, podrán optar a una prueba global que consistirá en el comentario de la parte estructural de una publicación actual relacionada con la temática del máster (40 %) y la respuesta a una serie de cuestiones de carácter teórico sobre los conceptos impartidos a lo largo del curso (60 %).

El número de convocatorias oficiales de examen a las que la matrícula da derecho (2 por matrícula), así como el consumo de dichas convocatorias, se ajustará a la Normativa de Permanencia en Estudios de Máster y al Reglamento de Normas de Evaluación del Aprendizaje (https://ciencias.unizar.es/normativas-asuntos-academicos).