Γενική Ορυκτολογία (ΜΟΠ 102)

Περιεχόμενο μαθήματος :

Εισαγωγή στην ορυκτολογία. Γενικές έννοιες. Ιστορική αναδρομή. Αρχές Κρυσταλλογραφίας και Κρυσταλλοχημείας. Κρυσταλλογραφία (κρυσταλλική δομή, μοναδιαία κυψελίδα και κρυσταλλικό πλέγμα, κρυσταλλογραφικά συστήματα & κρυσταλλικές τάξεις, δείκτες, συμμετρία κρυστάλλων, κ.α.). Βασικές έννοιες διαγραμμάτων φάσεων, διαγράμματα φάσεων ενός συστατικού (απλά συστήματα), δύο (δυαδικά συστήματα) & τριών συστατικών (τριαδικά συστήματα). Συμφύσεις και διδυμίες-πολυδυμίες. Ανάπτυξη κρυστάλλων και ορυκτών (κρυστάλλωση). Επίταξη, τοπόταξη, απόμειξη. Ατέλειες στη δομή των πραγματικών κρυστάλλων. Ακτίνες-Χ και μελέτη υλικών & ορυκτών με περίθλαση ακτίνων-Χ (XRD) σκόνης (νόμος του Bragg, διαγράμματα ακτίνων-Χ). Εισαγωγή στη μελέτη των ορυκτών με προηγμένες τεχνικές (SEM, TEM, XAFS).

Εργαστηριακές Ασκήσεις: Μελέτη στοιχείων συμμετρίας των κρυστάλλων, προσδιορισμός της σταθεράς του πλέγματος και εύρεση των δεικτών Miller (hkl), αξιολόγηση ακτινογραφημάτων Debye-Scherrer και περιθλασιμέτρου ακτίνων-Χ (XRD), σχεδιασμός και αξιολόγηση διαγράμματος φάσεων δυαδικού συστήματος.
 

Μαθησιακά Αποτελέσματα :

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:

•  Αναγνωρίζει και να περιγράφει τη δομή των κρυσταλλικών και μη ορυκτών και των φυσικοχημικών ιδιοτήτων τους.
•  Ορίζει και να διατυπώνει τις βασικές αρχές/έννοιες που διέπουν την ορυκτολογία/ορυκτοχημεία, μέσω μίας κριτικής προσέγγισης, παρά μίας στείρας αποστήθισης (παπαγαλίας).
•  Αξιολογεί το ρόλο των ορυκτών τόσο στη φύση όσο και στη λεπτομερή μελέτη των Ορυκτών Πρώτων Υλών / Ο.Π.Υ. (πχ. μεταλλεύματα, μεταλλευτικά παραπροϊόντα κλπ.).
•  Περιγράφει και να εκτιμάει τη σημασία της ορυκτολογικής/ορυκτοχημικής σύστασης των Ορυκτών Πρώτων Υλών (Ο.Π.Υ.) στις διάφορες κλίμακες, από τη μακρο-, τη μικρο- έως και τη νανο-κλίμακα.
•  Αναπτύσει τη σημασία της εφαρμοσμένης ορυκτολογίας στη μεταλλευτική/μεταλλουργική βιομηχανία στα πλαίσια της κυκλικής οικονομίας (circular economy) και της βιώσιμης ανάπτυξης (sustainability).
•  Εξασκείται και να μελετά τα στοιχεία συμμετρίας των κρυστάλλων, να προσδιορίζει τη σταθερά του πλέγματος και των δεικτών Miller (hkl).
•  Εκτιμάει (Υπολογίζει) να αξιολογεί και να ερμηνεύει τα ακτινογραφήματα Debye-Scherrer και περιθλασιμέτρου ακτίνων-Χ (XRD) μέσω της χρήσης εξειδικευμένων λογισμικών χαρακτηρισμού των ορυκτών, καθώς και να αναλύει, να αξιολογεί και να ερμηνεύει τα διαγράμματα φάσεων.

Γενικές Ικανότητες :

Γενικές ικανότητες που ενισχύει το μάθημα :

•  Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
•  Αυτόνομη εργασία
•  Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
•  Γραπτή επικοινωνία
•  Προφορική επικοινωνία
•  Πρωτοβουλία
•  Αυτοπεποίθηση
•  Διαχείριση αριθμητικών δεδομένων

Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές :

Οργάνωση διδασκαλίας :

Άλλα Σχόλια για την Οργάνωση της Διδασκαλίας :
1. Εισαγωγή
2. Βασικές έννοιες Ορυκτολογίας - Κρυσταλλογραφίας - Κρυσταλλοχημείας
3. Κρυσταλλοχημεία (Περιοδικός Πίνακας, Σθένη, Χημικοί/Ιοντικοί Δεσμοί, Ακτίνες των Ιόντων, Κανόνες του Pauling, Ενέργεια Πλέγματος)
4. Γεωμετρική Κρυσταλλογραφία (Κρυσταλλογραφικά Συστήματα, 3D πλέγμα, Περιβολή-Όψη, Γωνίες-Έδρες-Ζώνη Κρυστάλλων) & Κρυσταλλοχημεία (Τύποι Κρυσταλλικών Δομών) & Δείκτες των Εδρών κατά Miller: (hkl) ή {hkl}
5. Γεωμετρική Κρυσταλλογραφία (Συμμετρία Κρυστάλλων, Συνδυασμός Στοιχείων Συμμετρίας, Νόμος Συμμετρίας)
6. Γεωμετρική Κρυσταλλογραφία (Στερεογραφική προβολή - Δίκτυο Wulff, Σχήματα, Συμβολισμός κρυσταλλικών τάξεων, Κρυσταλλικά Συστήματα - Κρυσταλλικές Τάξεις)
7. Γεωμετρική Κρυσταλλογραφία (Ψευδοσυμμετρία, Παράλληλη Σύμφυση, Διδυμία, Πολυδυμία) & Κρυσταλλοχημεία (Ισοτυπία, Ισομορφία, Πολυμορφία)
8. Κρυσταλλοχημεία: Μετασχηματισμός & Τύποι Κρυσταλλικών Δομών - Δομή των Πραγματικών Κρυστάλλων (πχ. ατέλειες, αταξίες, κλπ.)
9. Μελέτη Κρυστάλλων με ακτίνες Χ: Χαρακτηριστικά, Ιδιότητες & Φύση των Ακτινών Χ
10. Προσδιορισμός ορυκτολογικών φάσεων με τη μέθοδο Debye-Scherrer
11. Μελέτη Κρυστάλλων με περίθλαση ακτινών Χ & βασικές αρχές Σύγχροτρον XRD
12. Στοιχεία Φυσικοχημικής Κρυσταλλογραφίας (διαγράμματα ενός συστατικού, δυαδικά και τριαδικά διαγράμματα φάσεων)
13. Εφαρμογή της Ορυκτολογίας στη μελέτη των Ορυκτών Πρώτων Υλών (Ο.Π.Υ.) / Παραδείγματα


 

Αξιολόγηση :

Αθροιστική/Συμπερασματική (για βαθμό φοιτητή) Αξιολόγηση:

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία :

Α. Ελληνική βιβλιογραφία (Υποχρεωτική):
- Θεοδωρίκας Σ.Σ. (2013): Ορυκτολογία – Πετρολογία, Εκδόσεις ΓΡΑΦΙΚΕΣ ΤΕΧΝΕΣ «ΜΕΛΙΣΣΑ» Α.Ε., Θεσσαλονίκη, 4η Έκδοση [Κωδ. ΕΥΔΟΞΟΣ: 38144135]
- Κωστάκης Γ. (2009): Γενική Ορυκτολογία

Β. Αγγλική βιβλιογραφία (Προαιρετική):
- Klein C. & Hurlbut C.S.Jr. (1999): Manual of Mineralogy (after J.D. Dana), J. Wiley & Sons, revised 21st Edition
- Nesse W.D. (2000): Introduction to Mineralogy, Oxford Univ. Press
- Putnis A. (1992): Introduction to Mineral Sciences, Cambridge Univ. Press
- Wenk H-R & Bulakh A. (2006): Minerals: Their Constitution and Origin, Cambridge Univ. Press

Γ. Προσωπικές σημειώσεις (μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας e-class)