Кристалл нейтронографическое исследование

Требование к исследуемому образцу. Для получения дифракционного эффекта требуется кристалл определенного размера. Последний зависит от коэффициента рассеяния и быстроты поглощения лучей в веществе поток электронов полностью поглощается при прохождении через слой в несколько микронов рентгеновские лучи дают достаточную интенсивность рассеяния при пересечении слоя в 1 мм для ощутимого рассеяния потока нейтронов нужны уже не миллиметры, а сантиметры. Поэтому для рентгеноструктурных исследований необходим монокристалл с размерами в пределах 0,1 —1,0 мм. В частности, можно использовать игольчатые (нитевидные) кристаллы очень небольшого поперечного сечения. Для нейтронографического исследования обычно требуется более массивный монокристалл — размером в 0,5—1 см (что, впрочем, существенно зависит от интенсивности первичного пучка нейтронов). Получение таких монокристаллов часто составляет самостоятельную техническую проблему. Наоборот, в электронографии можно пользоваться лишь кристаллическими пленками. Обычно они создаются путем кристаллизации вещества на аморфной, прозрач- [c.172]

Металлы с кубической гранецентрированной и гексагональной решетками в твердом состоянии. Рентгенографические и нейтронографические исследования показывают, что металлы, обладающие в твердом состоянии плотной упаковкой атомов, после плавления сохраняют ее. Это объясняется тем, что при переходе в жидкое состояние электронная конфигурация этих металлов и характер связи не изменяются. Действительно, атомы алюминия при конденсации металлического пара теряют внешний Зр-электрон. Образовавшиеся ионы А1+, обладая 2р 35 -конфигурацией, упаковываются в гранецентрированную кубическую решетку с параметром а = 4,04 Л. При плавлении электронная структура ионов не изменяется и плотная упаковка сохраняется. Незначительное уменьшение координационного числа связано с усилением трансляционной составляющей теплового движения атомов. Бериллий (конф. 15 2з ) и магний (конф. 2р 35 ) обладают высокими вторыми ионизационными потенциалами, поэтому при образовании кристалла их атомы отдают лишь один 5-электрон. Оставшийся второй -электрон придает сферическую форму однозарядным ионам, которые образуют в кристалле гексагональную решетку. При переходе в жидкое состояние электронная конфигурация ионов этих металлов и плотная упаковки существенно не изменяются. [c.176]

Наличие в твердом НР лишь одного атома Н у каждого атома Р ограничивает координационное число и Н и Р до двух, так что имеются лишь две возможности — образование бесконечных цепей или замкнутых колец. Нейтронографическое исследование твердого ОР при 85 К [2] показало, что кристалл состоит из бесконечных плоских зигзагообразных цепей [c.30]

Нейтронографическое исследование проведено при температуре ниже точки Кюри уточнение МНК с использованием рефлексов ЬкО и М1 Я = 0,082. Установлена магнитная структура кристаллов. [c.120]

С. И. Дракин выдвинул предположение, что аквокомплексы в кристаллогидратах имеют те же структурные группы ион—вода, что и в водных растворах. Это предположение вытекало из обобщения большого фактического материала. Так, было установлено, что окружение ионов металла молекулами воды в богатых водой кристаллогидратах определяется не столько требованиями плотнейшей упаковки частиц в кристалле, меняющимся в зависимости от размеров и конфигурации анионов, сколько особенностями взаимодействия ион— вода. На основе систематизации данных о структуре кристаллогидратов, полученных в результате рентгенографического и нейтронографического исследований, С. И. Дракин предложил координационные числа для аквокомплексов ионов различных металлов в водном растворе (табл. 7.1). [c.136]

Излучение нейтронов, так же как и радиоактивное излучение, оказывает вредное физиологическое воздействие на организм человека, поэтому при работе с нейтронографической аппаратурой необходимо использовать достаточно надежную защиту от проникающих излучений и применять либо дифрактометры с дистанционным управлением, либо полностью автоматизированные установки. Размеры аппаратуры для нейтронографии но крайней мере на порядок превосходят размеры аппаратуры для рентгеноструктурного анализа, а мощности нейтронных пучков в то же время на 2—3 порядка меньще. Тем не менее, во многих случаях для исследования магнитных структур нейтронография является единственно возможным методом прямого изучения распределения магнитных моментов атомов в кристаллах [24]. В последние годы широко используются автоматизированные нейтронографические дифрактометры, связанные с вычислительными и управляющими ЭВМ. [c.145]

Описанные основы структурного анализа кристаллов, его математический аппарат и частные методические схемы исследований, вообще говоря, одинаково применимы как в рентгеноструктурном (РСА), так и в электронографическом (ЭСА) и нейтронографическом (НСА) структурном анализе. Все три метода основаны на одном общем эффекте — дифракции волн, пропускаемых через кристалл,— и различаются лишь сущностью тех элементарных актов рассеяния, из которых складывается дифракция. Рентгеновские лучи рассеиваются электронами атомов (ядра атомов в этом рассеянии практически не участвуют). Поток электронов рассеивается в электромагнитном поле атомов, т. е. на электростатическом потенциале, создаваемом ядрами и электронами атомов. Поток нейтронов рассеивается только ядрами атомов. [c.125]

Описанные основы структурного анализа кристаллов, его математический аппарат и частные методические схемы исследований, вообще говоря, одинаково применимы как в рентгеноструктурном (РСА), так и в электронографическом (ЭСА) и нейтронографическом (НСА) структурном анализе. Все три метода основаны на одном сб- [c.169]

Это убедительно подтверждается и всей практикой структурных исследований более 99 7о всех структурных расшифровок выполняется на основе РСА. Нейтронографический анализ используется главным образом для решения различных специальных задач. Электронография кристаллов как метод структурного анализа применяется лишь там, где не удается вырастить монокристаллы. [c.173]

Постановка задачи довольно проста. Рентгеноструктурное исследование, выполненное при тщательном учете всех побочных факторов, искажающих интенсивность дифракционных лучей, дает распределение электронной плотности по ячейке p(xyz). С другой стороны, используя данные по радиальному распределению электронной плотности в изолированных атомах и нейтронографические данные о координатных и тепловых колебаниях ядер, можно построить модельную структуру, состоящую из формально изолированных (невзаимодействующих) атомов, совершающих тепловые колебания. Обозначим распределение плотности в такой модельной структуре через po(xyz). Рентгеноструктурное исследование дает реальное распределение р(хуг) по структуре, состоящей из взаимодействующих атомов. Разность p(xyz)—po(xyz) отвечает перераспределению электронной плотности при образовании химических связей между атомами кристалла. Обычно такое разностное распределение называют деформационной электронной плотностью. [c.186]

Нейтронографический метод позволяет устанавливать в кристалле взаимное расположение атомов, принадлежащих соседям по периодической системе, что невозможно при электронографических исследованиях и с большим трудом, лишь в некоторых случаях, выполнимо с помощью рентгеновских лучей. [c.304]

Экспериментальные исследования структуры жидких элементов рентгеновским и нейтронографическим методами показали, что при плавлении происходит разрушение дальнего порядка кристалла, однако ближний порядок сохраняется, причем он может соответствовать плотной или объемноцентрированной упаковке для металлов и направленным валентным связям для ковалентных элементов или молекулярных кристаллов. [c.241]

Электронографическое исследование позволяет получить распределение электрического потенциала по кристаллу, максимумы которого различаются по высоте не столь значительно, как максимумы электронной плотности. Электронографический метод, следовательно, более выгоден для выявления расположения легких атомов. Еще в большей степени это относится к картинам распределения, получаемым нейтронографическим методом исследования. [c.515]

Таблица 7.1. Сравнение данных нейтронографических и диэлектрических исследований в ионных кристаллах

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]

Требование к исследуемому образцу. Для получения дифракционного эффекта требуется кристалл определенного размера. Последний зависит от коэффициента рассеяния и быстроты поглощения лучей в веществе поток электронов полностью поглощается при про.хождении через слой в несколько микронов ренггеновские лучи дают достаточную интенсивность рассеяния при пересечении слоя в 1 мм для ощутимого рассеяния потока нейтронов нужны уже не миллиметры, а сантиметры. Поэтому для рентгеноструктурных исследований необходим монокристалл с размерами в пределах 0,1 —1,0 мм. В частности, можно использовать игольчатые (нитевидные) кристаллы очень небольшого поперечного сечения. Для нейтронографического исследования обычно требуется более массивный монокристалл — размером в 0,5—1 см (что, впрочем, существенно зависит от интенсивности первичного пучка нейтронов). Получение таких монокристаллов часто составляет самостоятельную техническую проблему. Наоборот, в электронографии можно пользоваться лишь кристаллическими пленками. Обычно они создаются путем кристаллизации вещества на аморфной, прозрачной для электронов подложке. При этом, как правило, возникает не монокристальная, а поликристалличе-ская пленка. Для структурного анализа, однако, важно, чтобы кристаллики пленки имели в ней некоторую преимущественную ориентацию. Добиться кристаллизации такой текстурированной пленки удается не всегда. [c.128]

Еще одним параметром, весьма важным для понимания структуры комплекса, является изгиб водародного мостика, который характеризуется смещением атома водорода с линии, соединяющей кислородные атомы, или углом ОН. .. О. Как показали нейтронографические исследования (см. гл. I, п. 3), смещения атома водорода с линии кислород — кислород на 0,05—0,24 А наблюдаются в подавляющем большинстве кристаллов с водородной связью. Авторы приходят к выводу, что изогнутые водородные связи являются результатом того, что молекула воды не может быть расположена в кристалле так, чтобы одновременно обеспечить максимальное перекрытие всех своих орбиталей с электронными орбитами атомов решетки. Она занимает некоторое оптимальное положение, при котором, естественно, практически всегда связи ОН. .. О оказываются нелинейными. Этот часто встречающийся случай может быть проанализирован и охарактеризован количественно по величине расщепления и Хотя аб- [c.171]

Экспериментальные доказательства существования водородных связей впервые были получены при сравнении физических свойств водородных соединений. Классическими примерами являются аномально высокие температуры кипения ННз, Н2О и НР (рис. 9.1) которые обусловлены ассоциацией их молекул в жидкой фазе. Другие свойства, например теплоты испарения, дают дополнительные подтверждения ассоциации. Хотя физические свойства,, от1 ажающие ассоциацию, остаются полезным средством для установления существования водородных связей, наиболее веские доказательства этого были получены методами рентгеноструктурных и нейтронографических исследований кристаллов твердых веществ-и изучения твердых и жидких веществ или растворов с помощью ИК-спектров или спектров ядерного магнитного резонанса. [c.251]

Любопытно отметить, что твердый Хер4, будучи объектом двух независимых рентгеноструктурных и одного нейтронографического исследований, более полно описан и более тщательно изучен, чем большинство простых молекулярных кристаллов. Безусловно, что точность известных размеров молекулы тетрафторида ксенона далеко превосходит нашу возможность предсказывать или рассчитывать эти раЗ Мвры даже полуэмпири-чески. [c.258]

Из образца ХеРг [4] путем возгонки его в тонкостенные кварцевые капилляры было получено несколько кристаллов. Для нейтронографического исследования был выбран хорошо отделившийся от остальных кристалл, имеющий форму неправильной гексагональной пластинки (1,5 X 1,0 X 0,5 мм). Исследование было проведено на ок-риджском автоматическом нейтронном дифракто- [c.292]

Согласно данным рентгеноструктурного [19] и нейтронографического исследования [20], структура кристаллов Н ЛОе слагается из слегка деформированных октаэдров ЛОй, пять кислородных атомов из каждого октаэдра связаны с водородными атомами (рис. 6). Шестой атом кислорода прочнее связан с центральным ионом иода = 1,78 0,002по сравнению с 5 остальными = 1,89 0,002 А]. Оба приводимых расстояния меньше длины одинарной а-связи Л—О (1,99 А), которая была оценена из суммы ковалентных радиусов иода и кислорода с учетом разности их электроотрицательностей [53]. Возможно, это связано с частичной делокализацией 1Г-СВЯЗИ по всем 6 связям Л—О. [c.169]

В нейтронографическом исследовании [37] установлено, что причиной первого структурного перехода в точке Г, является неустойчивость поперечной оптической фононной моды исходного кристалла с волновым вектором, параллельным Ь (направление оси г в зоне Бриллюэна), симметрии 2г- Наблюдалось полное размягчение фонона с волновым вектором = й/3 при Т- Тх. Конденсация зтого фонона при Г< Г, и создает несоизмеримую фазу в Кг 8е04 в интервале температур Г, > Г> Гг. [c.201]

При дальнейшем повышении давления несколько выше 10 ГПа, отмечен еще один переход в модификацию, имеющую простую кубическую структуру с параметром а 0,237 нм и расчетной плотностью 3,83 г/см Исследование черного фосфора нейтронографически показало, что в нем имеются два типа связи ковалентные и ван-дер-ваальсовы. Сжимаемость по. этим связям различна на порядок. Постепенное увеличенне электрической проводимости фосфора при возрастании давления свидетельствует о том, что часть электронов в кристалле становится свободной, как в металлах. [c.154]

В последние десятилетия наблюдалось бурное развитие рентгеноструктурного анализа (в первую очередь с использованием монокристаллов), а также других дифракционных методов исследования. Это обусловлено рядом причин. Одной из них явилось кардинальное усовершенствование рентгеновской аппаратуры, включая разработку ряда типов дифрактометров, управляемых ЭВМ, для съемки монокристаллов, внедрение новых способов регистрации рентгеновского излучения, использование монохроматоров. В результате точность экспериментальных данных резко возросла и появилась возможность решения принципиально новых задач (локализация легких атомов, определение деталей распределения электронной плотности на базе совместных данных нейтронографического и рентгеновского методов). Не менее важным обстоятельством явилась разработка комплексов программ обработки результатов измерений и определения структуры кристаллов, зачастую с недостаточно охарактеризованным химическим составом. Этой области применения рентгеноструктурного ана 1иза в химии посвящено несколько прекрасных монографий и учебников, и структурные разделы почти обязательно включаются в работы по синтезу новых соединений, так как дают непосредственные данные о пространственном расположении атомов в кристаллах а иногда являются и удобным способом определения химического состава, в особенности если известен качественный состав. [c.3]

Используя данные по радиальному распределению электронной плотности в изолированных атомах и нейтронографические данные о координатных и тепловых колебаниях ядер, можно построить модельную структуру, состоящую из формально изолированных (невзаимодействую щ и х) атомов, совершающих тепловые колебания. Обозначим распределение плотности в такой модельной структуре через po xyz). Рентгеноструктурное исследование дает реальное распределение р(хуг) по структуре, состоящей из взаимодействующих атомов. Разность p(xyz)—ро (xyz) отвечает перераспределению электронной плотности при образовании химических связей между атомами кристалла. [c.140]

Принадлежность кристалла к той или иной пространственной группе устанавливается исследованием его структуры методами рентгено-структурного, электронографического и нейтронографического анализов [8, 9]. После того как рентгенограмма (или элек-тронограмма) получена и проиндицирована, можно установить, от каких плоскостей кристалла рефлексы отсутствуют. Знание закономерностей погасаний позволяет определить так называемую рентгеновскую группу, включающую одну или несколько федоровских групп. Полное определение атомной структуры кристалла возможно только после определения интенсивности рефлексов, так как значения координат частиц в элементарной ячейке влияют на величину структурной амплитуды, определяющей интенсивность рассеяния. [c.21]

Для решения разл. задач по определению структуры в-в, напр, для установления распределешм электронной плотиости в кристалле, перспективно сочетание рентгенографич. исследований с нейтронографическими, а также с данными ЭПР и ЯМР. Фазы структурных амплитуд белковых крис-т ов можно определить только в результате совместных рентгеиоструктурных и биохим. исследований. [c.242]

Нейтронография позволяет непосредственно установить пространственное положение атомов водорода, что Для химиков-техно-логов и гидрометаллургов имеет значение при изучении бионеор-ганических веществ, гидридов, кислых и основных соединений, исследовании экстракционных и сорбционных процессов. Нейтронографически непосредственно в1ыявили положение атомов водорода в кристаллах различных модификаций обычного и тяжелого льда. [c.206]

СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ - анализ структуры материала и его дефектов. Для исследования атомно-кристаллической структуры исполт,зуют дифракцию и рассеяние рентгеновских лучей (см. Рентгеноструктурный анализ), электронов (см. Электронографический анализ) и нейтронов (см. Нейтронографический анализ). Получили распространение методы анализа с использованием ориентационных эффектов при рассеянии тяжелых заряженных частиц (см. Ме-тодом ориентационных аффектов анализ), а также автоионный микроскопический анализ, в к-ром используют ионизацию атомов (или моле-ку.т) газа в неоднородном электр. поле у поверхности образца. При рассеянии потоков излучений атомами, находящимися в узлах идеальной кристаллической решетки, возникают резкие максимумы и диффузный фон вследствие комптоновского рассеяния. По положению и интенсивности максимумов определяют тип кристаллической решетки, размеры элементарной ячейки и расположение атомов в ней. Нарушения идеальности кристалла, напр, колебания атомов, наличие атомов различных хим. элементов, дислокаций, частиц новой фазы и др., изменяют положение, форму и интенсивность максимумов и вызывают дополнительное диффузное рассеяние, что дает возможность получать информацию об этих нару-шеннях. Дифракционными методалш изучают также строение веществ (напр., аморфных), пе обладающих строгой трехмерной периодичностью. Теории дифракции всех излучений имеют много общего, в то же время в них есть особенности, обусловли- [c.470]

В работах Николаева с сотр. [60, 63], кроме мессбауэровских исследований, были проведены нейтронографические и магнитные измерения шпинелей NiFe2-x rx04 для л =1,0 и 1,2. Нейтронографические данные показали, что регулярная угловая магнитная структура (типа Яфета — Киттеля, как предполагалось в [58]) в этих шпинелях отсутствует. Вместе с тем, отсутствие аддитивности внешнего и внутреннего магнитных полей при мессбауэровских измерениях, а также поведение намагниченности указали на неколлинеарную спиновую структуру. Это свидетельствует о том, что в данной системе шпинелей локальные области с угловой спиновой структурой хаотически распределены в кристалле и не образуют дальнего магнитного порядка. [c.30]

Бернсом II др. [4] (см. стр. 272) прп нейтронографнческом исследовании, в процессе которого было зарегистрировано около 600 отражений. Табл. 1 дает, таким образом, интересное сравнение (и, судя по вычисленным среднеквадратичным отклонениям, в порядке уменьшающейся точности) между нейтронографическим п рентгеноструктурным (счетным и визуальным) методами исследования структуры Хер4. Можно видеть, что счетный метод по сравнению с нейтронографическим не приводит к более точному определению структуры. Поскольку счетные методы объективно должны давать более надежные оценки интенсивностей, чем визуальные методы, то, вероятно, другие факторы, такие, как поглощение и рост кристаллов, приводили в обоих рентгеноструктурных методах к систематическим ошибкам, которые перекрывали эффект чисто случайных ошибок. [c.258]

Электронографическое исследование, так же как и нейтронографическое, позволяет фиксировать атомы водорода в структурах. Но, кроме того, с его помощью удалось установить повышенную полярность атома водорода в соответствующих связях, что позволило трактовать водородные связи как донорно-акцепторное взаимодействие. Интересный результат электронографического исследования борной кислоты, который, впрочем, имеет общее значение, состоит в обнаружении перескоков атома Н с одной позиции на другую, в результате чего в структуре фиксируется некий усредненный слой с двумя полуато-мами водорода в симметричных позициях. В борной кислоте атомы Н не лежат точно на прямой О... О, что, по-видимому, обусловлено жесткостью валентного угла О—В—О. Другими словами, поскольку энергия водородной связи в большинстве случаев мала (порядка 3— 8 ккал1моль) и не может изменить всю систему связей в кристаллической структуре, водородная связь, как правило, приспосабливается к реально существующей структуре вещества. Однако добавление к имеющейся системе межатомных сил дополнительно направленных связей, каковыми являются Н-связи, может препятствовать, в частности, плотнейшей упаковке ионов и тем самым понижать симметрию кристалла. Например, фтористый калий имеет высшую категорию симметрии, а фтористый аммоний — среднюю и т. д. [c.167]

Рассеяние нейтронов происходит в поле ядерных сил и в меньшей степени в магнитном ноле электронных оболочек. Синтез Фурье, выполненный с использованием структурных факторов нейтронного рассеяния, воспроизводит картину распределения ядер в объекте. Амплитуды рассеяния нейтронов на различных ядрах находятся в сложной зависимости от природы последних, но меняются в сравнительно узких пределах. При этом водород, для которого амплитуда рассеяния Ъ равна —0.38-10" см, сравнительно мало отличается от кислорода (6=0.58-10 см), натрия (Ь=0.35-10 см) и многих других элементов. Ни один из исследованных элементов не имеет амплитуды, которая превосходила бы амплитуду водорода более чем в четыре раза. Амплитуда рассеяния нейтронов на ядрах дейтерия имеет положительный знак ( =0.65-10 см). Это обстоятельство благоприятствует нейтронографическому определению положений протонов и дейтонов при наличии экспериментальных данных для обычного кристалла и его дейтероаналога легко получить так называемую дифференциальную структурную карту, на которой остается суммарное распределение ядерной плотности одних только изотопов водорода (Н+О)- [c.7]

Техника нейтронографического анализа структуры кристаллов намного сложнее рентгеновской, так как интенсивность современных источников нейтронов (даже таких, как атомные реакторы) все еще остается низкой. Поэтому нейтроноструктурные исследования трудоемки и начинаются обычно тогда, когда изучаемое соединение предварительно достаточно подробно исследовано рентгенографически. [c.93]

Так как средние скорости медленных нейтронов имеют порядок 10 —10 см/сек, отвечающие им длины волн составляют ангстермы или их десятые доли (П1 4 доп. 10). Поэтому при взаимодействии с плоскостями кристалла направленный поток медленных нейтронов испытывает закономерную диффракцию (в отличие от рентгеновских лучей и электронов обусловленную только атомными ядрами). Это дало возможность разработать нейтронографический метод исследования структур, в принципе сходный с электронографическим (ХП 2 доп. 22). В качестве примера на рис. XVI-41 показана нейтронограммакристалла Na l (неподвижно закрепленного). [c.566]

Так как средние скорости медленных нейтронов имеют порядок 10 —10 см1сек, отвечающие им длины волн составляют ангстремы или их десятые доли (III 4 доп. 10). Поэтому при взаимодействии с плоскостями кристалла направленный поток медленных нейтронов испытывает закономерную диффракцию (в отличие от рентгеновских лучей и электронов обусловленную только атомными ядрами). Это дало возможность разработать нейтронографический метод исследования [c.352]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология