Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Diffrakciós módszerek Fizikai kémia II. előadás 13. rész dr. Berkesi Ottó.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Diffrakciós módszerek Fizikai kémia II. előadás 13. rész dr. Berkesi Ottó."— Előadás másolata:

1 Diffrakciós módszerek Fizikai kémia II. előadás 13. rész dr. Berkesi Ottó

2 Bevezetés A kémiai szerkezet vizsgálatához használatos módszerek közül eddig a különböző spektrosz- kópiákkal foglalkoztunk. A XX. sz. elején azonban egy másik vizsgálati módszer is fejlődésnek indult, a diffrakciós módszerek – Davisson – Germer kísérlet

3 Történeti áttekintés A kristálylapok szabályossága – N.Stenno (1669) és R.J.Haüy (1784) A lapok indexelése – W.H.Miller (1839) Elemi cella, kristályosztályok, krisztallo- gráfia alapjai – J.Hessel, A.Bravais, J. Fjodorov, A. Schönflies és W.Barlow (az 1880-as évekig) Röntgensugárzás – W.C.Röntgen (1895)

4 Történeti áttekintés Hullám vagy részecske? A.Sommerfeld vs. A.Einstein, A. Compton Röntgendiffrakció – M. von Laue, W.Friedrich és P.Knipping (1912) NP-1914, A diffrakció alapegyenlete – W.H.Bragg és W.L.Bragg (1913) – NP 1915 Elektronszórás – A.G.P.Thomson, C.J.Davisson és L.H.Germer (1927) NP-1937 Neutronszórás – E.O.Ernest (1945)

5 A kristályos szilárd testek A kristályok lapjai, élei és csúcsai szabályosan ismétlődnek A lapok helyzetét szimmetriaműveletek kötik össze! Inverziós centrum, forgástengely (gir), tükörsík, tükrözéses forgástengely (giroid), siklatásos forgástengely (helikogir), siklatásos tükörsík és az egységelem. Csoportot alkotnak – tércsoportok!

6 Tércsoportok - kristályosztályok A tércsoportok száma korlátos – 32 – ezek a kristályosztályok. Hessel – 1830 Gadolin – 1867 Schmidt Sándor – 1900 Az ok, hogy az alakzat, amelyet a csoport leír, transzlációval „sokszorosítva” hézagmentesen ki kell, hogy töltse a teret! – pl. C 5 – nem lehet bennük!

7 A térrács  b  c a a a c b aszimmetrikus egységlineáris rácssíkrács térrácskristály Jellemzők: a, b, c és 

8 Kristályrendszerek a = b = c és  =  =  =90° Köbös/szabályos rendszer a = b ≠ c és  =  =  =90° Négyzetes/tetragonális rendszer a ≠ b ≠ c és  =  =  =90° Rombos rendszer a ≠ b ≠ c és  =  = 90°  ≠ 90° Egyhajlású/monoklin rendszer a ≠ b ≠ c és  ≠  ≠  ≠ 90° Háromhajlású/triklin rendszer

9 Kristályrendszerek Háromszöges/trigonális rendszer a = b = c és  =  =  ≠ 90° vagy a = b és  =  = 90°  = 120° Hatszöges/hexagonális rendszer a = b ≠ c és  =  = 90°  = 120°

10 Bravais-rácsok rombos egyszerűtércentráltlappáron centráltlapcentrált köbös tetragonális monoklin triklin trigonális hexagonális + ---

11 A kristálysíkok azonosítása 1(a) 1(b) a=1 és b=1 → h = 1/1 és b= 1/1 azaz (h k) = (1 1) a=1/2 és b=1 → (h k) = (2 1) a=1/4 és b=1 → (h k) = (4 1) a=1 és b= -1 → (h k) = (1 1) a=1 és b= -1/4 → (h k) = (1 4) a=∞ és b= 1 → (h k) = (0 1) 3D - Miller indexek: (h k l)

12 A reciprok rács

13 A kristálysíkok távolsága A kristálysíkok távolsága a reciprok rácsra jellemző vektorok hossza segítségével számíthatók ki, pl. a derékszögű kristályrendszerekben:

14 A Bragg-egyenlet Δx = 2d sin Θ Θ d Θ = n λ

15 A pormódszer – Debye-Scherrer

16 A pormódszer – ma Detektor – fotoelektromos detektor, CCD kamera

17 A pormódszer

18 A pormódszert használhatjuk a szilárd fázisú anyagok azonosítására, beleértve a kristálymó- dosulatokat is – Powder Diffraction File Lehetséges keverékek mennyiségi összetételé- nek a meghatározása, fázisátmenetek követése. Az elemi cella szimmetriájának és méreteinek elsődleges meghatározására.

19 Az egykristály módszer

20

21 Honnan származik és mitől is függ a mért jel intenzitása? A szórás az elektronokról történik! Ezért itenzitása függ atomok minőségétől – a szórási tényező a rendszámmal nő! A nem azonos részecskékből álló párhuzamos síkokról kiinduló hullámok közötti fáziskü- lönbségétől!

22 Az egykristály módszer A A B A detektor helye Erősítő interferencia - f A A módosító hatás - f B e iΦ Eredő – F = f A + f B e iΦ I ~ |F| 2 = (f A + f B e iΦ )(f A + f B e -iΦ )

23 Az egykristály módszer Az elemi cella minden atomjára összegezve kapjuk az ún. szerkezeti tényezőt Valamennyi (hkl) értékre ismerve a szerkezeti tényezőt, az elektronsűrűség kiszámítható lenne (Fourier-szintézis)!

24 A fázisprobléma azaz előjele lehet pozítív és negatív is a Fourier-szintézisben. Másik probléma, hogy a szerkezeti tényező komplex mennyiség, azaz a kísérletileg kapott értéket ki kell egészíteni azonban α értékéről a fázisról nem tudunk semmit. Ezt hívjuk fázisproblémának, amelynek megoldására többféle megoldást dolgoztak ki.

25 Az egykristály módszer A megfelelő mennyiségű reflexiós adatból, a kémiai összetétel ismeretében felállítható a szerkezet modellje, amelyet egy iterációs módszerrel finomítva a lehető legjobban reprodukálni próbálják a mért intenzitásokat. A kapott atomi pozíciók hibája is becsülhető ez a termikus faktor.

26 A neutrondiffrakció Az atomreaktorokban keletkező neutronok lelassítva, azok hullámhossza összehasonlít- hatóvá válik a kémiai kötések hosszával. A szórás valóban a magokról történik, és nem függ a rendszámtól. – Valós magtávolságok mérhetők!

27 A elektrondiffrakció Az elektronok, megfelelő sebesség mellett, is alkalmassá válnak a kötéseken történő szórás- ra. Az elektronok és a minta kölcsönhatása azonban erős, ezért csak gázállapotú molekulák, vagy vékony felületi rétegek vizsgálhatók. Itt is illesztik a feltételezett szerkezetet.

28 Ajánlott irodalom P.W. Atkins, Fizikai Kémia II. Szerkezet, Nemzeti Tankönyvkiadó, Bp., 2002, és old


Letölteni ppt "Diffrakciós módszerek Fizikai kémia II. előadás 13. rész dr. Berkesi Ottó."

Hasonló előadás


Google Hirdetések