Heft 30 - Technische Universität Dresden

GRUNDLAGEN DER
EINKRISTALLSTRUKTURBESTIMMUNG
3. Intensivkurs des AK Chemische Kristallographie der GDCh-Fachgruppe Analytische
Chemie und des AK Molekülverbindungen der DGK vom 13. bis 17. September 2004 im
Zistersienserkloster Hardehausen
Mittlerweile bereits zum dritten Mal fand der Intensivkurs – Grundlagen der Einkristallstrukturbestimmung
in der Zeit vom 13. bis 17. September 2004 statt. Im Jahre 2000 erstmals veranstaltet,
wendet sich der - in Form einer Sommerschule abgehaltene - Intensivkurs vor allem
an den wissenschaftlichen Nachwuchs, um in Zeiten zunehmender „black-box-Automatisierung“
der Einkristallstrukturanalyse essentielle Grundlagen zu vermitteln.
Das wissenschaftliche Programm umfasst alle Abschnitte einer Kristallstrukturanalyse, beginnend
bei der Messung bis hin zur Interpretation der Daten. Diese Inhalte wurden in bewährter
Weise durch einzelne Vorträge erläutert, immer wieder unterbrochen von längeren Übungen
in kleinen Gruppen, in denen das eben Erlernte vertieft wurde. Bewusst wurde dabei auf den
Einsatz von Computern verzichtet, sondern mit Papier und Bleistift gearbeitet. Dennoch geht
auch dieser Intensivkurs mit der Zeit. Wurde noch vor vier Jahren bedarfsgemäß ausführlich
auf die Besonderheiten der Datensammlung und der anschließenden Datenreduktion mit konventionellen
Punktzählerdiffraktometern eingegangen, ergab eine ad-hoc Umfrage unter den
33 Teilnehmern, dass diese ausschließlich moderne Flächenzählerdiffraktometer im Einsatz
haben. Entsprechend hat sich auch der Schwerpunkt bei der Messung von Einkristalldaten und
insbesondere der anschließenden Auswertung verlagert.
Von besonderer Bedeutung für das Verständnis der kristallographischen Grundlagen ist die
Symmetrielehre. Nach den Erfahrungen der Vorjahre wurde diesem Teil noch größeres Gewicht
beigemessen. Unter anderem auch durch eine Einführung zur Symmetrie von Punktgruppen,
in lockerer Atmosphäre am ersten Abend. Darüber hinaus erscheint es aber angebracht,
auf eine intensivere Beschäftigung mit Symmetrie im Chemiestudium, vor allem hinsichtlich
der Symmetrie im Festkörper, hinzuwirken. Im weiteren Verlauf des Programms
konnte die Funktionsweise der Fouriertransformation am eindimensionalen Beispiel anschaulich
nachvollzogen werden und wurde anschließend in Form zweidimensionaler Projektionen
an einer realen Kristallstrukur demonstriert. Hierbei konnte die Bedeutung der Auflösung und
der Einfluß starker Beugungsintensitäten gezeigt werden. Die Lösung des zentralen Problems
der Kristallstrukturanalyse, die Phasenbestimmung, wurde getrennt für die Patterson und die
Direkten Methoden diskutiert. An zahlreichen Beispielen konnte die korrekte Interpretation
der Pattersonfunktion geübt werden, einschließlich einiger „Kopfnüsse“, wie der simultanen
Bestimmung von zwei Schweratomlagen. Wenig Begeisterung lässt sich im allgemeinen für
die komplexe Mathematik der direkten Methoden erzielen. Trotzdem bietet die längst als
historisch einzustufende symbolische Addition eine Methode, auf deren Basis auch mit Papier
und Bleistift eine direkte Phasenbestimmung möglich ist und die statistische Abhängigkeit
von Amplitude und Phase der Strukturfaktoren begreifbar wird.
Einer kurzen Einführung in die Grundlagen der least-squares-Verfeinerung folgte eine ausführliche
Behandlung der typischen Programm Ein- und Ausgabe unter besonderer Berücksichtigung
von a priori Randbedingungen (Constraints und Restraints), dem Problem von
Fehlordnung sowie der speziellen Behandlung der Wasserstoffatome. Ergänzt wurde dieser
Teil des Kurses von einer Betrachtung der häufigsten Zwillingsprobleme, die zunehmend an
Bedeutung gewinnen.
32