Cristalografie de raze X

Autor: Leandro Alegsa Data creării: 7 decembrie 2021

Cristalografia cu raze X este o modalitate de a vedea structura tridimensională a unei molecule. Norul de electroni al unui atom curbează ușor razele X. Acest lucru creează o "imagine" a moleculei care poate fi vizualizată pe un ecran. Poate fi utilizată atât pentru molecule organice, cât și pentru cele anorganice. Proba nu este distrusă în timpul procesului.

Tehnica a fost inventată împreună de Sir William Bragg (1862-1942) și de fiul său Sir Lawrence Bragg (1890-1971). Aceștia au câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în 1915. Lawrence Bragg este cel mai tânăr laureat al Premiului Nobel. El era directorul Laboratorului Cavendish, Universitatea Cambridge, când a fost descoperită structura ADN-ului de către James D. Watson , Francis Crick , Maurice Wilkins și Rosalind Franklin în februarie 1953.

Cea mai veche metodă de cristalografie cu raze X este difracția de raze X (XRD). Razele X sunt lansate asupra unui singur cristal, iar modul în care acestea sunt împrăștiate produce un model. Aceste modele sunt folosite pentru a determina aranjamentul atomilor în interiorul cristalului.

Un model de difracție cu raze X al unei enzime cristalizate. Modelul de pete (reflexii) și puterea relativă a fiecărei pete (intensități) este utilizat pentru a determina structura enzimei.

Analiza cu raze X a cristalelor

Cristalele sunt rețele regulate de atomi, ceea ce înseamnă că atomii se repetă în mod repetat în toate cele trei dimensiuni. Razele X sunt unde de radiații electromagnetice. Atunci când razele X întâlnesc atomi, electronii din atomi fac ca razele X să se împrăștie în toate direcțiile. Deoarece razele X sunt emise în toate direcțiile, o rază X care lovește un electron produce unde sferice secundare care emană de la electron. Electronul este cunoscut sub numele de difuzor. O serie regulată de dispersori (aici modelul repetitiv al atomilor din cristal) produce o serie regulată de unde sferice. Deși aceste unde se anulează reciproc în majoritatea direcțiilor, ele se adună în câteva direcții specifice, determinate de legea lui Bragg:

2 d sin θ = n λ {\displaystyle 2d\sin \theta =n\lambda } $2d\sin \theta =n\lambda$

Aici d este distanța dintre planurile de difracție, θ {\displaystyle \theta } $\theta$ este unghiul de incidență, n este un număr întreg oarecare, iar λ este lungimea de undă a fasciculului. Aceste direcții specifice apar ca pete pe modelul de difracție numite reflexii. Astfel, difracția razelor X rezultă din faptul că o undă electromagnetică (razele X) lovește o matrice regulată de difuzori (aranjamentul repetat de atomi din cristal).

Fasciculul de intrare (din stânga sus) face ca fiecare difuzor (de exemplu, electronul) să redifuzeze o parte din energia sa sub forma unei unde sferice. Dacă atomii sunt dispuși simetric, cu o separare d, aceste unde sferice se vor aduna numai acolo unde diferența de lungime a traiectoriei lor 2d sin θ este egală cu un multiplu al lungimii de undă λ. În acest caz, în modelul de difracție apare un punct de reflexie

Analiza cu raze X a cristalelor

2 d sin θ = n λ {\displaystyle 2d\sin \theta =n\lambda } $2d\sin \theta =n\lambda$

Pagini conexe

Întrebări și răspunsuri

Î: Ce este cristalografia cu raze X?

R: Cristalografia cu raze X este o tehnică folosită pentru a vedea structura tridimensională a unei molecule, care creează o imagine pe un ecran prin îndoirea razelor X din norul de electroni al unui atom.

Î: Poate fi utilizată cristalografia cu raze X atât pentru molecule organice, cât și pentru cele anorganice?

R: Da, cristalografia cu raze X poate fi utilizată pentru a studia atât moleculele organice, cât și cele anorganice.

Î: Cine sunt inventatorii cristalografiei cu raze X?

R: Sir William Bragg și fiul său, Sir Lawrence Bragg, au inventat împreună cristalografia cu raze X și au câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în 1915 pentru descoperirea lor.

Î: Care este cea mai veche metodă de cristalografie cu raze X?

R: Cea mai veche metodă de cristalografie cu raze X este difracția de raze X (XRD), prin care razele X sunt trase asupra unui singur cristal pentru a produce un model care poate fi utilizat pentru a determina aranjamentul atomilor din interiorul cristalului.

Î: A fost distrusă proba în timpul procesului de cristalografie cu raze X?

R: Nu, proba nu este distrusă în timpul procesului de cristalografie cu raze X.

Î: Cine era directorul Laboratorului Cavendish atunci când a fost descoperită structura ADN-ului?

R: Sir Lawrence Bragg era directorul Laboratorului Cavendish, Universitatea Cambridge, atunci când a fost descoperită structura ADN-ului de către James D. Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins și Rosalind Franklin în februarie 1953.

Î: Cine este cel mai tânăr laureat al Premiului Nobel pentru Fizică?

R: Sir Lawrence Bragg este cel mai tânăr laureat al Premiului Nobel pentru Fizică, după ce a câștigat premiul în 1915 pentru descoperirea împreună cu tatăl său, Sir William Bragg, a cristalografiei cu raze X.