Рентгеноструктурный анализ, применение

Структуру кристаллов изучают в разделах естествознания, называемых кристаллофизикой и кристаллохимией. Содержанием кристаллохимии является установление зависимости условий образования и физико-химических свойств кристаллов от их структуры и состава, изучение энергетики и выяснение природы химической связи в кристаллах. Основным методом исследований в кристаллохимии является рентгеноструктурный анализ, использующий явление дифракции рентгеновского излучения на кристаллах, открытое М. Лауэ и др. (1912). В последние десятилетия получили широкое распространение методы электронографии (дифракция быстролетящих электронов на кристаллической решетке) и нейтронографии (дифракция медленных, тепловых нейтронов на кристаллах). Каждый из этих методов обладает спецификой применения, ввиду чего совокупность их позволяет проводить структурные исследования самых различных образцов, существенно различающихся по своей природе. [c.319]

Метод рентгеноструктурного анализа имеет свои особенности и ограничения, он трудоемок, требует получения монокристаллов, часто не позволяет с высокой точностью определить длины связен и валентные углы, расчет структуры кристаллов даже с применением ЭВМ длителен. Все это не умаляет очевидных достоинств метода, области его применения обширны. Знание структуры и энергетики соединений, как простых по составу, так и сложных (комплексные, полимерные), позволяет установить характер и прочность химических связей, уточнить формулу, найти плотность и выявить новые химические соединения в системах взаимодействующих веществ. [c.122]

Научные основы термической обработки стали были заложены Д. К. Черновым, установившим связь между температурой нагрева стали (критическими точками) и ее состоянием. При высоких температурах существует твердый раствор углерода в у-железе, называющийся аустенитом. В области более низких температур устойчивой модификацией становится -железо. При охлаждении нагретой стали должно происходить полиморфное у -превращение. Однако, если охлаждение производится очень быстро, т. е. осуществляется закалка, то в процессе превращения атомы углерода не успевают занять положений, соответствующих равновесию. Растворимость углерода в -фазе относительно велика (примерно до 1,7%), а в а-фазе она очень мала (порядка сотых долей процента). Применение рентгеноструктурного анализа показало, что при закалке возникает пересыщенный твердый раствор углерода в а-Ре. Эта фаза, которая известна как мартенсит, отличается весьма большой твердостью. Образование мартенсита является целью и сущностью процесса закалки стали. [c.282]

Особое значение рентгеноструктурный анализ приобрел при изучении металлов и их сплавов (кристаллохимия сплавов). Однако применение рентгеновских лучей не ограничивается только определением структур. Известны и другие варианты использования явления дифракции — рентгенофазовый анализ и рентгеновская микроскопия. [c.122]

В последние годы появилось много сведений о строении биологических мембран. Важные данные были получены отчасти благодаря биохимическим методам (выделение различных химических соединений из клеточных мембран), рентгеноструктурному анализу, электронному и ядерному магнитному резонансу, спектроскопии, но в основном благодаря применению электронного микроскопа. Клеточные мембраны, такие, как мембрана эритроцита, состоят из примерно равных коли честв липидов и белков. В них присутствует также небольшое количество (несколько процентов) полисахаридов, которые соединяются с полипептидными цепями с образованием гликопротеидов. [c.465]

Широкое применение новейших физических методов исследования ИФ- и УФ-спектроскопии, спектроскопии ядерного магнитного резонанса и электронного парамагнитного резонанса, ион-циклотрон-ного резонанса, масс-спектроскопии, лазерной техники, рентгеноструктурного анализа и т. д. [c.9]

Дифракционные методы. В дифракционных методах исследования рентгеновское излучение, поток электронов или нейтронов взаимодействуют с атомами в молекулах, жидкостях или кристаллах. При этом исследуемое вешество играет роль дифракционной решетки. А длина волны рентгеновских квантов, электронов и нейтронов должна быть соизмерима с межатомными расстояниями в молекулах или между частицами в жидкостях и твердых телах. Сама же дифракция (закономерное чередование максимумов и минимумов) представляет собой результат интерференции волн. Она зависит от химического и кристаллохимического строения, следовательно, соответствует структуре исследуемого вещества. Поэтому есть принципиальная возможность для решения обратной задачи дифракции, т. е. установление структуры вещества по его дифракционной картине. Обратная задача дифракции для рентгеновского излучения, дифрагирующего в конденсированных средах, называется рентгеноструктурным анализом. Методы применения электронных и нейтронных пучков вместо рентгеновского излучения называются электронографией и нейтронографией соответственно. Общим для этих методов является анализ углового распределения интенсивности рассеянного рентгеновского излучения, нейтронов и электронов в результате взаимодействия с веществом. Но природа рассеяния рентгеновских квантов, нейтронов и электронов не одинакова. Рентгеновское излучение рассеивается электронами атомов, входящими в состав вещества. Нейтроны же рассеиваются атомными ядрами а электроны — электрическим полем ядер и электронных оболочек атомов. Интенсивность рассеяния электронов пропорциональна электростатическому потенциалу атомов. [c.195]

Применение рентгеноструктурного анализа для исследования кристаллической структуры целлюлозы [c.241]

Успехи в изучении надмолекулярной структуры полисахаридов достигнуты главным образом в результате применения рентгеноструктурного анализа молекулярных конформаций их в кристаллическом состоянии, а также электронной микроскопии. [c.17]

Почти идеальную возможность установления структуры молекулы с определением точных валентных углов и расстояний между атомами в молекулах дает рентгеноструктурный анализ. Границы применимости метода обусловлены локализацией атомов с низким порядковым числом и необходимостью применения анализируемой пробы в виде монокристалла. При нейтронной дифракции можно установить локализацию даже атома водорода. Недостатком этого метода являются чрезвычайно высокие затраты времени на оценку полученных результатов, от нескольких недель до месяца, несмотря на применение современных вычислительных устройств. [c.407]

Микронапряжения, измеренные с помощью рентгеноструктурного анализа для этих сварных соединений имеют в полтора раза меньше значения, чем в случае применения электродов марки УОНИ 13/45, а макронапряжения полностью отсутствуют. В контактной паре шов — основной металл шов этих сварных соединений будет служить преимущественно катодом, а анодному растворению подвергаться основной металл. В связи с тем, что в реальном сварном соединении в трубопроводе площади шва и основного металла несоизмеримы, такое распределение потенциалов в сварном соединении следует считать наиболее благоприятным. Однако [c.239]

Применение рентгеноструктурного анализа позволило выявить три полиморфные формы хитина. Из них в природе в наибольшем количестве содержится гх-хитин, входящий в состав оболочки ракообразных, а также в клеточные стенки некоторых микроскопических грибов (3- и у-хитипы значительно менее распространены, и были обнаружены лишь в некоторых организмах. [c.21]

Применение наряду с химическими методами исследований современных физических методов (рентгеноструктурный анализ, электронография, ЭПР и др.) позволило сделать определенные заключения о структуре карбонизованных веществ, к которым относится н нефтяной кокс. [c.195]

И, наконец, особого внимания заслуживает применение прецизионного рентгеноструктурного анализа кристаллов для изучения распределения электронной плотности по атомам и между атомами. Все перечисленные вопросы кратко рассматриваются на последующих страницах. [c.169]

Химики часто пользуются экспериментальными данными, характеризующими форму кристаллов, поскольку это помогает идентифицировать вещества. Описание форм кристаллов является предметом специальной науки кристаллографии. Метод изучения структуры кристаллов при помощи дифракции рентгеновских лучей, предложенный в 1912 г. немецким физиком Максом фон Лауэ (1879—1960) и усовершенствованный английскими физиками У. Г. Брэггом (1862—1942) и У. Л. Брэггом (1890—1971), стал особенно полезным в последние десятилетия. Значительная часть информации о строении молекул, приводимой в данной книге, получена благодаря применению метода дифракции рентгеновских лучей (рентгеноструктурного анализа). [c.33]

Молекулярная биология изучает биологические структуры и их функции на молекулярном и атомном уровне. Как научное направление молекулярная биология начала развиваться в период 1930—1940 гг., когда были достигнуты успехи в понимании тонкой структуры и свойств небольших молекул благодаря применению спектральных и магнитных методов, в первую очередь дифракции рентгеновских лучей на кристаллах (рентгеноструктурный анализ) и дифракции электронов молекулами газа этим успехам способствовал и прогресс в теории, связанный с появлением квантовой механики. Первые рентгенограммы фибриллярных белков и целлюлозы были получены в 1918 г., кристаллов глобулярных белков —в 1934 г. но только много лет спустя удалось полностью расшифровать строение белковых молекул. [c.428]

Недавние исследования динамики молекулы лизоцима с помощью кристаллографических методов показали [55, 56], что атомные смещения в белке наиболее выражены в области активного центра фермента. Хотя эти исследования иока носят лишь постановочный характер, не исключено, что в будущем применение рентгеноструктурного анализа именно для изучения динамических свойств молекул белка (определение средних амплитуд смещения каждого атома от его усреднеппой позиции в кристалле), помимо зарекомендовавших себя исследований статических свойств белковых молекул в кристалле (оиределение усредненных координат всех атомов в молекуле на основе соответствующего распределения электронных плотностей), может дать важную и принципиально новую информацию о структуре ферментов н механизмах их действия. Далее, обещающими являются новые возможности прямого рентгеиоструктурного анализа промежуточных состояний в ферментативном катализе путем охлаждения кристаллов фер-мент-субстратного комплекса в подходящих водноорганических растворителях и определепия структуры образующихся молекулярных комплексов непосредственно в ходе реакции [57, 58]. Этот [c.158]

Асфальтенами называют наиболее высокомолекулярную фракцию нефти и битумов, нерастворимую в легких алканах (Н-пента-не, Н-гексане, Н-гептане, петролейном эфире и т. п.). Детальные исследования асфальтенов нефти и остатков, выполненные в последнее время [89, 159, 164, 184, 195, 230] с применением современных методов (ИК, УФ, ЯМР, ЭПР—спектры, масс-спектры, рентгеноструктурный анализ и др.), позволили установить основные структурные элементы этой группы высокомолекулярных веществ. [c.46]

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]

При применении анализа электронной дифракции продолжительность экспозиции для получения фотоснимка составляет несколько секунд, тогда как в рентгеноструктурном анализе это занимает несколько часов. [c.138]

С наибольшим успехом рентгеноструктурный анализ может быть применен к веш ествам, образующим одиночные кристаллы. Однако изучение полимеров также приводит к интересным результатам. Ряд важных свойств высокополимерных соединений, в которых длинноцепочечные молекулы расположены с высокой степенью упорядоченности, стал ясным лишь после привлечения рентгенографии. [c.361]

Начало современного этапа развития коллоидной химии тесно связано с целым рядом замечательных открытий в области физики и смежных с ней наук в первые два десятилетия нашего века. За этот период произошла переоценка многих классических представлений. Разработка новых методов исследования, таких, как ультрамикроскопия (1904), рентгеноструктурный анализ (1913—1916), метод электронной микроскопии и др., позволила учены.м глубже проникнуть в сущность строения коллоидов и вместе с тем далеко продвинуться в области теории. В учении о коллоидах в этот период на первый план выступает изучение поверхностносорбционных явлений. Эти явления были подробно исследованы русскими учеными А. А. Титовым (1910) и Н. А. Шиловым (1916), а также зарубежными — Ленг-мюром (1917) и др. Успешное применение советским ученым А. В. Думанским [c.280]

При допущении, что а-спирали нативной структуры уже сформированы в еще не полностью свернутой цепи. Такое предположение отчасти подтверждается данными иммунологических исследований, по которым можно судить о содержании а-спиралей в несвернутой цепи [418, 4541, а также достаточно удовлетворительными результатами методов предсказания а-спирали (разд. 6.5). Моделирование свертывания цепи выполняется а posteriori для белков, структуры которых определены с помощью рентгеноструктурного анализа. Применение такого моделирования к белку с неизвестной трехмерной структурой потребует информации об а-спиральных участках цепи отчасти эта информация может быть получена с помощью методов предсказания (гл. 6). [c.193]

Отделение физической химии Заведующий D. D. Eley Направление научных исследований катализ хемосорбция и физическая химия твердого состояния металлов, окислов металлов, полимеров и энзимов ионизация кислот и оснований ИК- и УФ-спектроскопия рентгеноструктурный анализ применение органических полупроводников в биологии коллоидная химия неводных и водных систем радиационная химия фотохимия. [c.266]

За последние годы много сведений о строении неорганических комплексов получено благодаря применению методов рентгеноструктурного анализа, измерения магнитной проницаемости, ядерного магнитного резонанса (ЯМР), мёссбауэровской спектроскопии и т. д. Полученные данные о структуре комплексов соотнесены с данными об их химических свойствах с целью создания обоснованной теории в этой области химии. [c.475]

Процессы усадки как изотропного,так и анизотропного углерода связаны с перестройками менее прочных связей, чем процессы роста с/ QQ2 (разрыхления) структуры. Таким образом, для достижения графитовой структуры, характеризуемой наименьшей qq2=0,335 нм, требуется сравнительно невысокая энергия связей меаду слоями кристаллита. Таким образом, рентгеноструктурным анализом с применением ЭВМ получены следуюпше результаты [c.153]

Применение спектроскопии ЯМР. Спектроскопия ЯМР относится к неразрушающим методам анализа. Совр. импульсная ЯМР фурье-спектроскопия позволяет вести анализ по 80 магн. адрам. ЯМР спектроскопия - один из осн. физ.-хим. методов анализа, ее данные используют для однозначной идентификации как промежут. продуктов хим. р-ций, так и целевых в-в. Помимо структурных отнесений и количеств, анализа, спектроскопия ЯМР приносит информацию о конформационных равновесиях, диффузии атомов и молекул в твердых телах, внутр. движениях, водородных связях и ассоциации в жидкостях, кето-енольной таутомерии, металло- и прототропии, упорядоченности и распределении звеньев в полимерных цепях, адсорбции в-в, электронной структуре ионных кристаллов, жидких кристаллов и др. Спектроскопия ЯМР - источник информации о структуре биополимеров, в т. ч. белковых молекул в р-рах, сопоставимой по достоверности с данными рентгеноструктурного анализа. В 80-е it. началось бурное внедрение методов спектроскопии и томо-фафии ЯМР в медицину для диагностики сложных заболеваний и при диспансеризации населения. [c.519]

В ходе развития рентгеноструктурного анализа было найдено довольно много соотношений, содержащих амплитуды нескольких отражений одновременно. Однако наиболее плодотворной оказалась идея, основанная на общей статистике структурных амплитуд кристалла, или, точнее говоря, на статистике тройных произведений амплитуд F hkl) -Fih k V). F h"k"l"), где h"=h- h, k"= = k k, r=l- -l. Эта идея была предложена одновременно и независимо Захарназеном, Кокреном и Сейром в 1952 г. Путь практического применения ее к анализу структуры первым предложил Захариазен. [c.101]

Рентгеноструктурный анализ основан на применении рентгенографии. При прохождении рентгеновских лучей через тонкий слой вещества наблюдаегся дифракция и интерференция лучей. На фотопленке, расположенной за объектом перпендикулярно падающему лучу, получается рентгенограмма, на которой можно видеть интерференционные кольца и пятна вокруг центрального иятна от неотклоняющегося луча. Интерференционные кольца и пятна в случае высокомолекулярных веществ могут получаться от правильного чередования одинаковых звеньев молекул, отдельные составные части которых повторяются через определенное расстояние. Это расстояние между одинаковыми элементами соседних звеньев молекул носит название периода идентичности. Ширина интерференционных полос на рентгенограмме зависит от периода идентичности чем меньше период идентичности, тем больше ширина кольца. Таким образом, ио ширине колец может быть вычислен период идентичности. [c.50]

Органические пероксиды, за исключением самых низкомолекуляр-ных, при переводе в парообразное состояние разрушаются или дают низкую упругость паров, что мешает изучению их структуры в газовой фазе. Рентгеноструктурные исследования, особенно с применением низкотемпературной техники, позволяют получить сведения о структуре большинства пероксидов, в том числе термонестойких и жидких при комнатной температуре. Современная техника рентгеноструктурного анализа (РСА) обеспечивает высокую точность определения координат всех атомов молекулы в элементарной ячейке кристалла. Поэтому [c.79]

Таким образом, ближайшие перспективы экспериментального изучения пространственного строения белков, если судить по наметившейся тенденции, будут определяться достижениями в использовании синхротронной радиации. Существенных результатов можно ожидать от совместного применения рентгеноструктурного анализа белков с методами малоуглового рассеяния, криомикроскопии и многочисленными методами молекулярной спектроскопии. Среди последних ценен метод ЯМР, быстро прогрессирующий в последнее десятилетие. Его применение на гетероатомах и использование трехмерной спектроскопии ЯМР привело к упрощению анализа спектров и повышению его информативности в исследовании сложных структур. [c.75]

Рентгенография имела огромное значение при исследовании высокомолекулярных веществ, в частности при изучении структуры природных и синтетических полимерных материалов, при выяснении природы явлений набухания и т. д. Анализ диаграмм Дебая—Шеррера позволяет во многих случаях установить период идентичности молекул полимеров и выяснить взаимное расположение их структурных элементов в пространстве, хотя все это требует чрезвычайно длительных и скурнулезных расчетов с применением счетных машин. Именно методами рентгеноструктурного анализа было установлено сложнейшее строение молекул таких зеществ, как пенициллин, витамин В12, гемоглобин и многих высокомолекулярных веществ. [c.54]

Таким образом, рассмотренные выше результаты показывают, что методы рентгеноструктурного анализа активно применяются для определения размера зерен и микродеформаций в наноструктурных материалах. Однако в ряде случаев имеет место разброс в абсолютных значениях этих параметров, полученных различ-ньпли методами. В связи с этим важньпл является совершенствование методик для получения более достоверной информации о размерах зерен и мнкродеформаций в наноструктурных материалах. Весьма полезным здесь представляется применение компьютерного моделирования для правильного анализа полученных результатов [131-133]. [c.73]