Дифракция рентгеновских лучей, исследования на монокристаллах

Чтобы определить углы, при которых происходит дифракция рентгеновских лучей, ориентированный монокристалл вращают в пучке рентгеновских лучей и определяют их интенсивность при угле отражения с помощью счетчика. Исследование структуры кристаллов проводится с помощью метода вращающегося кристалла фотографическая пленка движется по мере вращения кристалла таким образом, на фотографии можно избежать наложения одних пятен на другие. [c.573]

В основу классификации экспериментальных методов рентгенографии можно положить либо способ регистрации дифракционного спектра (фотографический или ионизационный), либо агрегатное состояние исследуемого объекта (поли- или монокристалл, аморфное вещество, жидкость или газ). Несмотря на существование единого физического подхода к проблеме дифракции рентгеновских лучей (см. Введение и гл. I), различия в методических особенностях экспериментальных исследований различных объектов весьма существенны и приводят к появлению специальных областей рентгеноструктурного анализа. Например, значительная информация о белках, полимерах и ряде других объектов сосредоточена в области малых углов рассеяния от нескольких угловых минут до 3—5 градусов. С позиций физики рассеяния рентгеновских лучей между этой и всей остальной частью дифракционного спектра нет никакой принципиальной разницы, однако, специфические экспериментальные трудности, в первую очередь — малая интенсивность рассеянного излучения, привели к созданию специального рентгеновского оборудования — малоугловых рентгеновских камер и дифрактометров [1]. [c.111]

Исследование картины дифракции рентгеновских лучей в кристалле данного соединения позволяет при благоприятных условиях локализовать положение атомов, входящих в состав этого соединения, с точностью, в лучших работах достигающей нескольких тысячных ангстрема, и определить тем самым конформацию молекулы в кристалле. Получение такой картины требует, однако, очень большой вычислительной работы, которая заметно упрощается, если в кристалле присутствует один или несколько атомов с большим атомным номером. Лишь немногие нуклеозиды и нуклеотиды исследованы пока с помощью рентгеноструктурного анализа это связано помимо трудоемкости метода с существенным техническим ограничением — необходимостью иметь монокристалл вещества размером около 0,1 мм, получение которого в случае производных нуклеозидов и нуклеотидов может представлять значительные трудности . [c.122]

Дифракция нейтронов потенциально представляет собой чрезвычайно мощный метод определения структур молекул. Принципы, лежащие в его основе, во многом совпадают с принципами дифракции рентгеновских лучей, но между этими методами есть и существенные различия, рассмотренные в следующем разделе. Дифракция нейтронов, так же как дифракция рентгеновских лучей, может быть использована для исследования твердых тел в виде порошков или монокристаллов опять-таки, как и дифракция рентгеновских лучей, она наиболее эффективна при работе с монокристаллами. Поскольку источники нейтронов труднодоступны, метод дифракции нейтронов применяется в основном для исследования тех аспектов строения молекул, которые трудно изучать методом дифракции рентгеновских лучей. Таким образом, результаты обоих методов часто дополняют друг друга в этом и состоит особое значение данных, полученных с помощью дифракции нейтронов. [c.196]

Методики исследования монокристаллов (геометрические основы дифракции рентгеновских лучей, регистрация дифракционных картин, методики получения рентгенограмм монокристаллов, измерение интенсивности дифракционных пятен). [c.325]

Дифракционные методы. Пожалуй, наиболее эффективным методом исследования аллотропов является метод дифракции рентгеновских лучей, поскольку различным размещениям атомов соответствуют различные дифракционные картины. Этот метод применим к монокристаллу, к порошкообразному кристаллическому и аморфному материалу. Рассмотрим их в этом порядке. [c.15]

Следует напомнить, что хотя метод дифракции нейтронов имеет те же преимущества и даже в значительно большей степени, что и метод дифракции электронов, последний можно и нужно применять при исследовании исключительно малых кристаллов, для которых этот метод может явиться единственным способом обнаружения дефектов различных типов или даже структурных модификаций. Структурные кодификации тесно связаны с размером кристалла и полностью затушевываются в процессе усреднения, которое необходимо применять при дифракционных исследованиях макроскопических монокристаллов с помощью рентгеновских лучей или нейтронов. [c.58]

Два десятилетия (1960—1970-е годы) рентгеноструктурный анализ был единственным методом прямого исследования пространственного строения белков. Его роль и сейчас остается доминирующей. Однако в начале 1980-х годов появились новые методы, дополняющие рентгеноструктурный анализ. Они основаны на применении в кристаллографии белков дифракции нейтронов и гамма-лучей. Эти методы сходны с рентгеноструктурным анализом прежде всего использованием одного и того же состояния исследуемого образца — это также белковый монокристалл и изучаемым явлением — дифракцией, но дифракцией уже других излучений. Явления, происходящие во взаимодействии атомов, упорядоченных в кристаллической решетке молекул белков, с нейтронами и гамма-излучением, сильно отличаются друг от друга и от того, что имеет место при взаимодействии атомов с рентгеновским излучением. Поэтому получаемые от трех методов дифракционные картины не полностью совпадают между собой, а дополняют друг друга, раскрывая новые свойства белковых молекул. Рентгеновские лучи рассеиваются электронной плотностью. Рассеивающая 164 [c.164]

Физические свойства вещества зависят от атомного состава, структуры, характера движения и взаимодействия частиц. Для определения этих параметров используются разнообразные физические методы исследования. К ним относятся методы, основанные на явлении дифракции рентгеновского излучения, электронов п нейтронов. Явление дифракции рентгеновских лучей на монокристаллах было открыто М. Лауз в 1912 г. Оно явилось началом рентгеноструктурного анализа твердых тел, жидкостей и газов. Советские ученые А. Ф. Иоффе, С. Т. Конобеевский, Н. Е. Успенский, Н. Я. Селяков одними из первых применили рентгеноструктурный метод для определения геометрических размеров кристаллических решеток и их пространственной симметрии, нахождения координат атомов кристалла, обнаружения преимущественных ориентировок (текстур), возникающих при деформации твердых тел, исследования внутренних напряжений, построения диаграмм состояния. Их основополагающие работы в этой области получили дальнейшее развитие в трудах Г. В. Курдюмова, Г. С. Жданова, Н. В. Белова, В. И. Данилова, В. И. Ивероновой, А. И. Китайгородского, Б. К. Вайнштейна и др. [c.4]

НЕЙТРОНОГРАФИЯ — метод изучения структуры молекул, кристаллов, жидкостей с помощью дифракции (рассеивания) нейтронов имеет много общего с рентгегюграфией. Дифракция нейтронов — типичное оптическое явление, аналогичное дифракции рентгеновских лучей, в котором ярко проявляются волновые свойства нейтрона. Для нейтронографических исследований требуются пучки тепловых нейтронов высокой интенсивности. Поэтому Н. начала развиваться лишь после строительства ядерных реакторов. Для исследования структуры вещества узкий направленный пучок тепловых нейтронов из реактора падает на монокристалл. Отражение нейтронных волн от кристаллической поверхности происходит в результате взаимодействия нейтронов с ядрами кристалла. Чтобы определить структуру кристалла, надо измерить углы, под которыми наблюдаются отражения первого порядка и интенсивность его. Н. имеет ряд преимуществ по сра-внлшю с рентгенографией благодаря зк1 чительному расширениво числа объектов исследования. [c.172]

РЕНТГЕНОВСКИЙ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ, дифракционный метод исследования атомно-молекулярного строения в-в, гл. обр. кристаллов, основанный на изучении дифракции рентгеновских лучей с длиной волны ок. 0,1 нм. Нек-рые задачи, вапр. определение положения части атомов в кристаллах относительно простого строения, можно решать с применением поликристаллич. образцов, однако по.чное определение структуры проводят на монокристаллах размером 0,1—0,5 мм. Использование полихроматич. излучения (метод Лауэ) позволяет получать сведения о симметрии кристалла и ориентировать его правильным образом. Для полного изучения структуры измеряют интенсивность максимально возможного числа рентгеновских дифракц. отражений с использованием монохроматич. излучения чем больше таких отражений, тем больше разрешение пра определении положения атомов. Обработка результатов измерений осуществляется на больших ЭВМ. По интенсивностям отра- [c.506]

Дифракция рентгеновских лучей и электронов относится к числу наиболее широко используемых методов изучения структуры кристаллических твердых тел. Данные рентгеноструктурного аналиж порошков и монокристаллов приводятся во многих работах по цеолитам. В последнее время большее распространение получило изучение дифракции электронов. Структурные исследования цеолитов, выполи ненные в предыдушие десять лет, привели к пониманию того, что ИК-спектроскопия может давать информацию не только о ближнем порядке и характеристиках связи, но и о дальнем порядке в кристаллических твердых телах. Последнее связано со взаимодействиями в решетке и электростатическими и другими эффектами. Все это характеризует ИК-спектроскопию как очень быстрый и эффективный метод исследования структуры. [c.104]

Недавно проведенное исследование кристаллов этого комплекса методом дифракции рентгеновских лучей подтвердило эту структуру [83]. Проведено рентгеноструктурное исследование осадка, образующегося при встряхивании циклооктадиена-1, 5 с раствором СиС1 в соляной кислоте [84]. При исследовании монокристаллов, полученных перекристаллизацией осадка из этил-ацетата, установлено, что этот комплекс, подобно комплексу с хлористым родием, является димерным. Найденные углы между связями и длины связей приведены на рис. 10. Небольшое искажение диеновых колец отнесено за счет напряжения, возникающего из-за взаимодействий между атомами водорода внутри кольца. [c.79]

Наиболее полная информация об отжиге получена для монокристаллов со сложенными цепями, выращенных из раствора. В этом случае кристаллы могут быть хорошо охарактеризованы (разд. 3.3.2) и детально проанализированы методами электронной дифракции и электронной микроскопии, а также методом дифракции рентгеновских лучей (разд. 4.1.2). Из всех изученных полимеров полиэтилен, как обычно, был исследован первым и наиболее детально. Келлер и О Коннор [66] обнаружили, что при отжиге вблизи температуры плавления обычно наблюдаемый на малоугловых рентгенограммах большой период в 120 А, являющийся следствием первоначального складывания цепей при кристаллизации, исчезает и одновременно появляется новый большой период в 200 — 300 А. При этом дифрак-тограмма в больших углах также изменяется, и эти изменения свидетельствуют о разупорядочении вокруг кристаллографической оси Ь Этот первый эксперимент по отжигу был, должно быть, примером, проявления значительной рекристаллизации (разд. 7.1.8). Затем Рэнби и Брумбергер [101] исследовали температурную зависимость большого периода в широком температурном интервале. Первыми [c.472]

Из спектров ЯМР можно получить значительно больше сведений, если использовать вместо порошков монокристаллы и снимать спектры кристаллов в различных известных ориентациях по отношению к внешнему магнитному полю. Проводя такие измерения для монокристалла простого гидрата, например Са304 2Н2О, можно найти направление линии в элементарной ячейке, соединяющей два протона в каждой молекуле воды, а также расстояние между протонами [6]. Был проведен ряд таких исследований в качестве примера можно привести мочевину (NH2)2 O [7]. Как было показано, рентгеноструктурный анализ (см. разд. 7.8) позволил сделать вывод, что это вещество дает тетрагональные кристаллы с параметрами ячейки а = Ь = 5,66 А и с = 4,41 А. Все связи С—О направлены вдоль оси четвертого порядка [с]. Судя по пространственной группе, молекула должна иметь симметрию тт С2 ). Положение всех атомов в молекуле мочевины было установлено методами дифракции рентгеновских лучей и нейтронов, причем было доказано плоское строение молекулы. Вместе с тем вопрос о выборе истинной конфигурации из двух возможных форм, обладающих симметрией тт(С2ь), — неплоской структуры (рис. 7.10) и плоской структуры (рис. 13.8) — относится к числу проблем, для решения которых особенно подходит метод ЯМР. Используем этот пример для иллюстрации возможности метода при исследовании монокристалла. [c.283]

Обобщен ряд исследований структуры полимеров, проведенных методами дифракции рентгеновских лучей под малыми и большими углами, а также оптическим и электронно-микроскопическим методами. Рассмотрены деформации кристаллических полимеров при одноосной вытяжке и вальцевании (К сожалению, эти процессы не сопоставлены друг с другом или с макроскопическими закономерностями процесса деформации.) При вытяжке и вальцевании как сферолитных образцов, так н монокристаллов при малых степенях деформации происходит сдвиг и изгиб ламелей затем начинается сдвиг и двойникование на молекулярном уровне внутри ламелей, распрямление молекул и образование фибрилл, [c.448]

Дифракция рентгеновских лучей, являющаяся важным методом исследования макромолекул, подробно рассматривается отдельно в гл. 13 и 14. Здесь же мы обсудим в общих чертах лищь некоторые результаты исследований дифракции на монокристаллах. Рентгеноструктурный анализ позволяет получить трехмерную картину регулярного распределения электронной плотности в кристаллической решетке. Как правило, некоторую информацию о размере и форме макромолекулы можно получить из симметрии кристалла, его плотности и размера основного повторяющегося элемента (элементарной ячейки). Во многих случаях получают также данные о числе субъединиц и симметрии их взаимного расположения. [c.186]

После приготовления образцов для электронно-микроскопических исследований производят их оттенение, что дает возможность оценивать толнцину пластинчатых кристаллов по ширине тени и углу, под которым производится наблюдение однако в большинстве случаев для этой цели пользуются измерениями методом рассеяния рентгеновского излучения под малыми углами. Если производить медленное осаждение монокристаллов из маточного раствора, то образуется многослойный осадок — именно благодаря пластинчатой форме кристаллов. Полученный осадок затем отфильтровывают и направляют пучок рентгеновских лучей параллельно поверхности высушенной пленки. В результате наблюдается карта распределения интенсивности рентгеновской дифракции по меридиану в случае горизонтального расположения поверхности пленки (рис. П1.14). [c.172]

А. М. Елистратов разработал метод исследования начальных стадий старения крупнокристаллических образцов (в дифракции участвует до десятка кристаллов). С одного и того же участка образца при одной и той же ориентировке по отношению к рентгеновскому лучу снимают серию рентгенограмм в неотфильтрованном излучении разных анодов (рис. 18.6). Эффекты аномального рассеяния на этих рентгенограммах соответствуют сечениям обратной решетки сферами распространения, имеющими разные радиусы 7 = 1Д. По совокупности таких сечений можно построить области обратной решетки так же, как и по серии рентгенограмм, снятых в одном и том же излучении с монокристалла при разных его ориентировках. [c.412]

При определенных условиях растянутые и кристаллизующиеся ориентированные образцы полимеров дают электронограммы, состоящие из дискретных пятен и аналогичные электронограммам монокристаллов. На рис. 150 в связи с рассмотрением методов расчета текстур диаграмм была показана электронограмма растянутого полимера. Дифракционные картины растянутых полимеров весьма близки к волокнистым диаграммам блочных полимеров, получаемых при рассеянии рентгеновских лучей, и, вообще говоря, не дают никаких новых сведений об их структуре. Однако, как и во многих других случаях, преимущества методов электронной дифракции определяются возможностью комбинирования чисто дифракционных исследований с электронно-микроскопическими наблюдениями исследуемого объекта. На рис. 156а показан электронно-микроскопический снимок растянутой тонкой пленки полиэтилена толщиной всего лишь 100 Л (нерастянутая пленка полиэтилена состоит из сферолитов). Микродифракционная картина, полученная с этой области (рис. 1566), свидетельствует о том, что полимерные цепи ориентированы преимущественно параллельно осям фибрилл [37 ]. Однако следует отметить, что такая ориентация макромолекул осуществляется не во всех фибриллярных структурах, встречающихся в кристаллических полимерах (см. раздел Г-3). [c.249]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология