Дифракция рентгеновских луче определение структуры кристаллов

Близко к этому методу (рентгенографии) стоит метод дифракции электронов (электронография). Волновая механика показывает, что при действии пучка электронов на поверхность кристалла возникают те же дифракционные эффекты, что и при действии рентгеновских лучей. Определение структуры кристаллов и молекул методом дифракции электронов привело к результатам, полностью совпадающим с результатами, получаемыми с помощью рентгенографии, В последние годы с этой же целью стали применяться и нейтроны (нейтронография), что дало возможность определять положение и водородного атома, чего не удавалось достигнуть методами рентгенографии и электронографии. [c.123]

Наряду с оптическими методами для исследования дисперсных систем используются и рентгеновские методы, отличие которых от оптических заключается в малой длине волны рентгеновского излучения по сравнению с размером частиц дисперсной фазы. В основном рентгеновские методы используются для изучения внутренней структуры частиц дисперсной фазы (кристалличности, упаковки молекул). Возможно и определение размеров частиц, основанное на анализе формы дифракционных линий на рентгенограмме при дифракции рентгеновских лучей на малых кристаллах образуются размытые дифракционные максимумы, по ширине которых можно оценить размер частиц (точнее говоря, областей совершенной кристаллической решетки). Аморфные частицы, как известно, не дают дифракционных максимумов оценка размеров таких частиц может быть проведена с помощью анализа диффузного рассеяния рентгеновских лучей возле первичного пучка (так называемое малоугловое рассеяние). Теория этого метода определения размера аморфных частиц имеет общие черты с теорией рассеяния света большими частицами. [c.172]

Исследование дифракции рентгеновских лучей на реальных кристаллах, занимающих промежуточную область между совершенным идеально мозаичным состоянием, представляет большой интерес как для анализа мозаичности структуры их, так и для определения структурных факторов, монохро-матизации рентгеновского излучения и решения других вопросов. До последнего времени изучение дифракции рентгеновских лучей на реальных кристаллах касалось главным об-разо.м вопросов, связанных с влиянием плотности дислокаций на полуширину (форму) кривой рассеяния и в некоторой мере интегральную интенсивность рассеяния. Вопросы поляризации рентгеновского излучения, рассеянного от кристаллов с различной плотностью дислокаций, не получили должного внимания. Исследовапия кремния [1] показали, что плотность дислокаций в кристалле оказывает существенное влияние на поляризацию рассеянного рентгеновского изл че-ния. [c.56]

РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ — метод исследования строения вещества, использующий дифракцию (рассеивание) рентгеновских лучей. Р. а. является основным методом определения структуры кристаллов. Метод основан на дифракции рентгеновских лучей частицами веществ, расположенными в пространстве кристалла. [c.214]

За последние годы для определения структуры кристаллов и молекул сравнительно широко применяется метод дифракции электронов (электронография). Метод заключается в том, что при действии пучка электронов на поверхность кристалла возникают те же дифракционные эффекты, что и при действии рентгеновских лучей. [c.59]

Строение многих соединений было установлено также методами дифракции электронов и дифракции рентгеновских лучей. В дальнейших разделах книги описано атомное строение многих веществ, установленное этими методами. В приложении IV описан метод дифракции рентгеновских лучей, применяемый для определения структуры кристаллов. [c.31]

Метод дифракции рентгеновских лучей позволил получить данные о кристаллической структуре многих кристаллов, в том числе и молекулярных кристаллов. Значения межатомных расстояний дают информацию о природе связей между близлежащими атомами. Рентгеноструктурный метод стал весьма совершенным, и теперь его часто применяют для определения сложной молекулярной структуры веществ вместо традиционных химических методов, основанных на разложении веществ на более простые соединения. [c.643]

Изучение дифракции рентгеновских лучей на кристаллах Пр1 вело к созданию метода исследования атомного строения кристам лов Методами рентгеноструктурного анализа >же успешно ра< шифрованы структуры большого числа кристаллов Методик определения структуры также детально разработана - . [c.102]

В рентгеноструктурном анализе используют явление дифракции рентгеновских лучей для определения структуры кристаллов, а также жидких веществ. [c.758]

Для изучения биметаллических катализаторов используются следующие методы газовая адсорбция [28], дифракция рентгеновских лучей [29], магнитные измерения [30]. Оже-спектроскопия [31], фотоэлектронная спектроскопия [32] и рентгеновская спектроскопия (анализ тонкой структуры рентгеновских спектров в области края поглощения, соответствующего /С-уровню) [33]. Большинство методов не дает прямого определения даже одной из трех характеристик биметаллических катализаторов поверхности и структуры, размера кристалла и химического состояния поверхностных атомов металла. [c.21]

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]

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]

Исследование дифракции рентгеновских лучей (т. е. углов, под которыми отражается излучение) можно использовать для определения расположения атомов в кристалле (его структуры). Использование условия Брэгга — Вульфа позволяет рассчитать расстояния между атомами. Определение структуры соединения по его дифракционной картине затрудняется необходимостью нахождения геометрической формы, в которую входят наборы атомных плоскостей, расстояния между которыми соответствуют найденным значениям d. [c.276]

Рентгеноструктурный анализ. Использование метода дифракции рентгеновских лучей на кристаллах исследуемого соединения для определения его трехмерной структуры. [c.1017]

В это же время были разработаны способы интерпретации данных по дифракции рентгеновских лучей молекулярными кристаллами сначала для плоских ароматических молекул, а затем для трехмерных органических и неорганических молекул. В наши дни использование автоматических дифрактометров и мощных электронно-вычислительных машин позволяет с большей или меньшей степенью надежности определять все большее число структур неорганических соединений. И, действительно, сейчас нередко сообщается структура соединения, получение и свойства которого еще не описаны. По всей вероятности, косвенные методы определения структуры будут использоваться в дальнейшем лишь для изучения строения соединений в растворе, где дифракционные методы малоэффективны. [c.10]

КОСТИ, температурой и расстоянием максимального сближения ионов. Хотя это расстояние формально можно считать диаметром ионов, оно не идентично значениям, вычисленным из параметров структуры решетки соответствующих ионных кристаллов, измеренных при помощи дифракции рентгеновских лучей, т. е. не идентично сумме кристаллографических радиусов катионов и анионов. Методов для прямого определения ионного диаметра а, входящего в уравнение теории Дебая—Хюккеля, пока нет, так что вычислить средний коэффициент активности из независимо определенных данных нельзя. [c.482]

Хорошо известно, что в громадном большинстве случаев кристалл не представляет собой результата повторения в трех измерениях одного лишь атома. Строение его много сложнее. В общей структуре кристалла можно выделить, с одной стороны, базис — совокупность конечного числа атомов, расположенных определенным образом относительно друг друга, с другой — решетку, которая дает схему повторения этого базиса в трех измерениях. Общая картина дифракции рентгеновских лучей должна, очевидно, зависеть как от характера и сложности базиса, так и от типа решетки. [c.180]

Практически все части электромагнитного спектра — от рентгеновских лучей до радиоволн — находят применение при изучении органических молекул. Использование дифракции рентгеновских лучей для определения структуры молекул в кристаллах имеет особую ценность для органической химии, но, к сожалению, этот метод в настоящее время недоступен для повседневного использования. Даже с помощью быстродействующих электронно-вычислительных машин расшифровка сложных структур обычно требует от одного до двух лет работы. Дифракция электронов и нейтронов может применяться в особых случаях, в частности если исследование с помощью рентгеновских лучей либо затруднительно (когда соединение представляет собой в обычных условиях газ или жидкость), либо не дает достаточной точности (для атомов, подобных водороду, с очень малой способностью к рассеянию). Хотя, как уже говорилось, дифракционные методы позволяют полностью установить структуру органических молекул, невозможность использования в повседневной работе препятствует их широкому внедрению в практику органической химии. [c.41]

Зж. Экспериментальное определение структуры кристаллов с помощью дифракции рентгеновских лучей [c.40]

При исследовании дифракции рентгеновских лучей было показано, что в моноклинной ячейке с параметрами а = 20,41, / = 3,49, с = 10,31 А, р = 106,3° содержится четыре формульных единицы. Систематические погасания среди отражений кк1) с нечетным (/г -Ь к) свидетельствуют о том, что решетка центрирована по грани С. Погасания отражений (АО/) с нечетным I указывают на наличие плоскости скольжения с, перпендикулярной к [6]. Такие погасания согласуются с двумя возможными пространственными группами Сс и С2/с. Последняя центросимметрична, имеет восемь общих положений и именно она оказалась истинной пространственной группой, как это следует из внешнего вида кристалла и, главное, как это было показано в результате успешного определения структуры. Пространственная группа С2/с требует, чтобы один из трех ионов натрия и атом водорода бикарбонатной группы находились в специальных положениях. Полное определение структуры привело к выводу, что другой ион натрия расположен на оси второго порядка. В таком случае атом водорода должен располагаться в центре симметрии. Все это было известно до начала исследования методом дифракции нейтронов. [c.202]

Близко к этому методу рентгенографии) стоит метод дифракции электро нов (э.кктронография). Волновая механика показывает, что при действии пучка электронов на поверхность кристалла возникают те же дифракционные эффекты, что и при действии рентгеновских лучей. Определение структуры кристаллов и молекул методом дифракции электронов привело к результатам, полностью совпадающим с результатами, получаемыми с помощью рентгенографии. В последние годы с этой же целью стали применяться и нейтроны (нейтрона- [c.117]

Единственным методом, который позволяет определить пространственные координаты большинства атомов биополимера (как правило, всех, кроме атомов водорода), является рентгеноструктурный анализ. Он применим к тем биополимерам, которые могут быть получены в виде кристаллов достаточно большого размера, по крайней мере несколько десятых долей миллиметра. Для биополимеров, имеющих вытянутую периодическую пространственную структуру, например для двунитевых спиральных структур нуклеи1швых кислот, геометрические параметры, описывающие основные элементы структуры, могут быть получены исследованием дифракции рентгеновских лучей на ориентированных нитях этих биополимеров. Именно такие данные, полученные для нитей ДНК английскими учеными Уилкинсоном и Розалинд Франклин, позволили Уотсону и Крику предложить пространственную структуру ДНК в виде двойной спирали. Возможность получения белка, нуклеиновой кислоты или их комплекса в виде кристалла достаточно высокого качества является основным ограничением на пути исследования пространственной структуры биополимеров. Одним из факторов, осложняющих кристаллизацию, является неизбежное возникновение конвекционных токов. В связи с этим определенные надежды на улучшение процедур кристаллизации возлагаются на выращивание кристаллов в условиях невесомости на орбитальных космических станциях. [c.309]

РИС. 4-19. Б. Рентгенограмма, используемая при определении структуры гемоглобина. Дифракционная картина получена от кристалла дезоксигемоглобина человека кристалл вращали определенным образом вокруг двух разных осей, пропуская через него пучок рентгеновских лучей. Прп этом синхронно перемещалась и рентгеновская пленка. Наблюдаемая на рентгенограмме периодичность является следствием дифракции рентгеновских лучей на периодически расположенных атомах в кристалле. Расстояния рефлексов от начала координат (центра) обратно пропорциональны расстояниям между плоскостями атомов в кристалле. На этой фотографии (которая показывает только два измерения трехмерной дифракционной картины) рефлексы, расположенные на периферии, соответствуют расстоянию 0,28 нм. Измерив интенсивности рефлексов и определив фазы гармонических функций, необходимых для проведения обратного Фурье-преобразования, из полного набора аналогичных дифракционных картин можно установить структуру с разоещением 0,28 нм. Для дезоксигемоглобина человека полный набор должен включать примерно 27 ООО рефлексов (С любеаиого разрешения [c.309]

Из четырех основных типов биополимеров — нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и белков — последние наиболее изучены к настоящему времени, поскольку они доступнее для выделения и анализа. Белки оказались на переднем крае исследования биополимеров более столетия назад, когда Кюне [1] выделил и охарактеризовал фермент трипсин, а Хоппе-Сейлер [2] получил кристаллы гемоглобина. Эти опыты показали, что белки имеют вполне определенную структуру, что, однако, не было общепризнанным до тех пор, пока не удалось непосредственно наблюдать детали их атомного строения с помощью дифракции рентгеновских лучей. [c.8]

Ароматические углеводородные системы образуют жидкие кристаллы неметаллического типа (рис. 90). Они образуются дискообразными молекулами высококонденсированных ароматических соединений плоского строения (рис. 91) или длинными молекулами в виде стержней с ароматическими фрагментами. В нематике возникают области до сотен нанометров с одинаково ориентированными молекулами. Центры тяжести нематической фазы расположены случайно, поэтому в ней не существует дальнего координационного порядка. Оси всех частиц нематики ориентированы в определенном направлении. Методами дифракции рентгеновских лучей может быть исследован ориентационный порядок, характерный длн жидкокристаллических структур. [c.168]

В этом разделе рассмотрены методы, основанные на дифракции рентгеновских лучей, электронов и нейтронов. При выборе метода исследования нужно помнить, что наиболее точным методом определения межъядерных расстояний в индивидуальных молекулах будет тот, который использует дифракцию излучения с длиной волны, сравнимой с размерами молекул. Длина волны рентгеновских лучей и нейтронов находится в области от -0,7 до 2,5 A, а область длин волн электронов —от 0,05 до 0,07 A. По-видимому, наиболее приемлемым методом определения структуры является метод, основанный на дифракции рентгеновских лучей. Начало его применению положила работа Брэгга, который в 1912 г. определил строение Na l, K l и ZnS, направляя пучок монохроматических рентгеновских лучей на кристаллы этих соединений. [c.290]

Для выяснения структуры полученных фибриллярных кристаллов было использовано несколько методов. Методом дифракции рентгеновских лучей под большими углами была установлена ориентация оси с. Степень кристалличности фибрилл, определенная по методу Хен-дерса и Шнелла [13], оказалась больше 94%- Кроме того, было обнаружено наличие небольшого количества кристаллов, находящихся в триклинной модификации [c.116]

Уильяму Бреггу (1862—1942) и его сыну Лоуренсу Бреггу (родился в 1890 г.) удалось успешно использовать явление дифракции рентгеновских лучей для определения структуры многих кристаллов. Этим ученым удалось также определить длины волн рентгеновских лучей, образующихся в различных рентгеновских трубках. Экспериментальный метод Бреггов схематически показан на рис. 45. Пучок рентгеновских лучей формируется системой щелей, обычно щелями в свинцовых слитках. Пучок падает на грань кристалла, например на плоскость спайности кристалла каменной соли. Прибор для обнаружения рентгеновских лучей (в первых опытах Бреггов это была ионизационная камера, а в современных работах может быть использован счетчик Гейгера) располагается в соответствии со схемой, показанной на рис. 45. Лоуренс Брегг разработал простую теорию дифракции рентгеновских лучей кристаллами. Эта теория иллюстрируется рис. 46 и 47. Он указал, что если иучок лучей, падающий на плоскость, образованную атомами, и рассеянный пучок находятся в одной и той же вертикальной плоскости [c.64]

Структурная кристаллография исследует закономерности внутреннего строения кристаллов. Рентгенография исследует структуру кристаллов, анализируя дифракцию рентгеновских лучей от кристалла. Кристаллическим называют вещество, чьи частицы закономерно периодически повторяются в пространстве. Согласно одному из распространенных определений, кристаллом называется однородное анизотропное тело, способное самоог-раняться. Однородность кристалла проявляется в постоянстве химического и фазового состава его, в неизменности его скалярных свойств. Анизотропия кристалла состоит в том, что векторные свойства его могут оказаться разными, будучи измеренными в различных направлениях. Наконец, способность самоограняться есть также следствие правильного внутреннего строения кристаллического тела, благодаря которому атомы кристалла располагаются на определенных прямых (потенциальных ребрах кристалла) и плоскостях (потенциальных гранях кристалла). Малые скорости зарождения и роста приводят к возникновению крупных одиночных правильно ограненных кристаллов. Высокие скорости зарождения и роста приводят к конкурирующему росту множества зародившихся в расплаве или растворе микроскопически мелких кристаллов до их случайного столкновения друг с другом с образованием поликристаллического конгломерата. Минералы принадлежат к веществам, способным образовывать крупные монокристаллы, металлам же и сплавам свойственны высокие скорости зарождения и роста, поэтому они чаще дают поликристаллические массы, не имеющие огранки. Плоские грани и прямые ребра можно, однако, увидеть и у металлических кристаллов со свободной по- [c.10]

При достаточно совершенной кристаллической структуре объекта на электронограмме будут присутствовать не только точки (результат упругого рассеяния и дифракции электронов от точечного источника), но и дополнительная сложная картина светлых и темных поле (результат дифракции электронов пучка, претерпевших неупругое рассеяние в объеме объекта при малых потерях энергии. Интенсивность рассеяния электронов максимальна в направлении падающего пучка и с увеличением угла рассеяния а резко уменьшается. Пусть где-то внутри кристалла находится источник диффузно рассеянных электронов. В направлении ti и 2 рассеянные электроны встречают плоскости HKL кристалла, от которых отражаются в соответствии с законом Вульфа— Брегга. В связи с тем, что интенсивность диффузно рассеянных электронов, в направлении ai меньше, чем в направлении 2 (поскольку а <Са2), интенсивность отраженных лучей А/г>A/i. Следовательно, добавление к интенсивности фона [-fA/2 в направлении ai больше, чем убыль интенсивности —А/ь и, наоборот, убыль интенсивности —Д/2 в направлении 2 больше, чем добавление +A/i- В итоге в определенных направлениях должна возникать избыточная интенсивность фона, а в других недостаток интенсивности (рис. 20.31). Эти направления соответствуют образующим конусов, осью которых является нормаль к отражающим плоскостям HKL и HKL, и угол при вершине равен (180°—2 ). Геометрия дифракции электронов, источник которых располагается внутри самого кристалла, та же, что и геометрия псевдо-Косселя для дифракции рентгеновских лучей (см. гл. 9). В связи с малостью углов О пересечения конусов с плоскостью экрана или фотопластинки в случае дифракции быстрых электронов картина имеет вид прямых линий (вместо гипербол при рентгеновской дифракции). Картины линий Кикучи очень чувствительны к изменению ориентировки кристалла. Как видно на рис. 20.31,6, след отражающей плоскости точно проектируется посередине расстояния между соответствующими темной и светлой линиями Кикучи и представляет собой гномоническую [c.474]

Любой частице, движущейся с импульсом mv, соответствует длина волны де Бройля Я = himv, поток таких частиц может в определенных условиях дать дифракционную картину. Дифракцию электронов в основном используют для исследования строения молекул в газообразном состоянии, хотя в последние годы его также применяют для изучения внешней и внутренней структуры кристаллов. Нейтроны в отличие от рентгеновских лучей и электронов, взаимодействующих с электронами атомов, с которыми они сталкиваются, рассеиваются атомными ядрами. Метод, основанный на дифракции нейтронов, ценен тем, что позволяет определить положения ядер водорода в молекулах, так как они так же хорошо рассеивают нейтроны, как и более тяжелые атомы. В этом заключается основное преимущество дифракции нейтронов по сравнению с дифракцией рентгеновских лучей в последнем случае расстояние увеличивается с ростом числа электронов в рассеивающем атоме. [c.290]

При исследовании поверхности металлов принято считать, что структура чистой поверхности должна быть такой же, как структура объемной фазы, определенная по дифракции рентгеновских лучей. Если при этом окажется, что некоторые межпло-скостные расстояния отличаются от характерных (обычно представляющих целые кратные значения) для данного кристалла, то, следовательно, поверхность загрязнена. Структуры с такими нетипичными расстояниями дают дифракционные картины, имеющие дробный порядок отражений от поверхностной решетки. Примесь может также покрывать поверхность аморфным слоед , который уменьшает интенсивность дифракционной картины несущей поверхности и увеличивает плотность фона за счет рассеивания. Возможные источники таких загрязнений — остаточный окружающий газ и примеси объема кристалла. В первом случае обычно можно наблюдать изменение эффекта во времени. Часто бывает полезно впустить небольшое количество известного газа, чтобы посмотреть его действие на дифракционную картину. Во втором случае результат должен зависеть от температуры и времени прокаливания. Следует подчеркнуть, что получение воспроизводимой дифракционной картины не обязательно является свидетельством чистоты поверхности. [c.276]

Изучение дифракции рентгеновских лучей на кристаллах привело к созданию метода исследования атомного строения кристаллов. Методами рентгеноструктурного анализа в настоящее время уже успешно расшис )рованы структуры большого числа кристаллов. Методика определения структуры также детально разработана . [c.101]

Природа каталитических явлений в гетерогенных системах вероятно зависит как от поверхностных свойств твердой фазы, так и от ее структуры. Так как твердая фаза является обычно тонко измельченной и непрозрачной, то единственным удобным способом определения ее структуры является изучение дифракции рентгеновских лучей. Правда, относительно глубокое проникновение рентгеновых лучей в кристаллы препятствует прямому применению их для изучения поверхностных свойств, зато определение ширины дифракционных линий может быть использовано для качественного определения размера частиц. [c.80]