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Difrao em Raio XHoje em dia, raios X de comprimento de onda bem
determinados so usados em anlises de cristais. Quando este feixe
definido difrata em umcristaldesconhecido, a medida do(s) ngulo(s)
de difrao do(s) raio(s) emergente(s) podem elucidar a distncia dos
tomos no cristal e, consequentemente, a estrutura cristalina.Anlise
deprotenas
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Condies bsicasFenmeno da Difrao O material (objeto difrator) tem
que ser peridico O tamanho entre tomos (espaamento, d) desse
material tem que ser da mesma ordem de grandeza do comprimento de
onda () da radiao utilizada 1
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CRISTALEstes materiais cristalinos, tm uma estrutura altamente
organizada, em contraposio aos materiais amorfosFronteira entre
dois cristais de TiO2. Carbono amorfo.
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MOLCULAEstrutura geomtrica bsica (menor tijolo) que repetido no
espao gera a rede cristalina
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Absoro, um fton de energia absorvido promovendo eltrons a nveis
superiores ou fora do tomo.Difrao se produze quando a direo de
propagao de um fton deslocado num determinado angulo.
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Difrao em raio X
Raio X incide no cristal, onde parte de sua energia absorvida e
reemitida em todas as direes (cada tomo se torna uma fonte
secundria de raios X);
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Difrao em raio XQuando os raios X incidem numa substncia ou
estrutura aleatria, so dispersos em todas as direes;No entanto, em
planos cristalinos haver direes preferenciais nas quais se d
interferncia construtiva ou destrutiva dos raios X.Ondas
reforando-seOndas cancelando-se
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Dois raios que incidem em planos vizinhos, com cumprimento de
onda Diferena entre os dois caminhos (cor rosa) = Fotons saem na
mesma fase e suas ondas se reforamSinal, raio difratado
intensoDiferena de caminhos menor = Fotons dispersados se cancelam
entre si, ondas que no esto na mesma faseNo sinal, I =
0Interferncia construtivaInterferncia destrutiva
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Lei de Bragg (Nobel da Fsica de 1915)Bragg formulou uma relao
para essa situao:
2 d sen = n
: comprimento de onda;: ngulo entre o feixe incidente e os
planos do cristal;d: distncia interplanar entre os planos de
tomos;n: ordem de difrao.d = distncia interplanarOs tomos funcionam
como obstculos, ou centros de espalhamento dos raios X.
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Raios-X para Determinao da Estrutura CristalinaA medida do ngulo
crtico, q, permite computar a distncia interplanar, d. Os raios-X
incidentes difratam a partir dos planos cristalinos.
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ExemploRaios X de comprimento de onda () 154 pm incidem num
cristal e so refletidos em um ngulo de 22,5. Considerando que n=1,
calcule o espaamento entre os planos de tomos que so responsveis
por essa reflexo.
Soluo:d = n .
d = 1 . 154
d = 154
d = 201 pm
2 sen
2 sen 22,5
2 . 0,383Note que a mesma ordem de grandeza do comprimento de
onda.154 pm 22,5d = ?
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Difratmetro
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Difrao em raio XVisualize como a disperso dos raios nos cristais
ocorre nos pontos de interferncia construtiva e nos lquidos e gases
no h uma direo ou preferencial.
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Difratograma (alguns exemplos)Padro de difrao do Quartzo e do
NaCl na forma de policristal
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Difratograma (alguns exemplos)Se misturarmos as amostras no
difratograma passa a ser uma superposio dos dois padres de difrao
mostrados anteriormente.
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Espectro de difrao para AlUma amostra desconhecida analisada e
seus picos comparados com os de materiais conhecidos e tabelados,
permitindo assim a identificao do material.
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A difrao de raios-X aplicada anlise de cristais de macromolculas
biolgicas tem influenciado a bioqumica estrutural, tendo contribudo
para o conhecimento da estrutura 3D de protenas, cidos nucleicos,
vrus e outras macromolculas.
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