15. A RÖNTGENDIFFRAKCIÓ.

Az előadások a következő témára: "15. A RÖNTGENDIFFRAKCIÓ."— Előadás másolata:

1 15. A RÖNTGENDIFFRAKCIÓ

2 A molekula geometriai adatai
kötéstávolságok, kötésszögek konformáció királis centrumok konfigurációja

3 A molekulageometria meghatározásának módszerei
Gázminta: mikrohullámú spektroszkópia forgási Raman-spektroszkópia Oldatminta: (NMR, konformáció) (CD-spektroszkópia, királis centrumok) Kristályos minta: röntgendiffrakció

4 The Nobel Prize in Physics 1915
"for their services in the analysis of crystal structure by means of X-rays" Sir William Henry Bragg William Lawrence Bragg

5 15.1. Az ideális kristály

6 Elemi cella (primitív) Paraméterei: Paralelepipedon
a, b, c : élhosszak a, b, g: szögek. Paralelepipedon

7 Független paraméterek száma
Kristályrendszerek Kristályrendszer Független paraméterek száma P a r a m é t e r e k triklin 6 abc, monoklin 4 abc, ==90 rombos 3 abc, a=b=g=90 tetragonális 2 a=bc, a=b=g=90 trigonális a=b=c, a=b=g90 hexagonális a=bc, a=b=90og=120 köbös 1 a=b=c, a=b=g=90

8 Molekulák száma a cellán belül (jele Z)

9 Az n-ik atom pozíciója az elemi cellában

10 Kristályrács Egy rácspontot origónak választva a többi rácspontba jutunk transzlációkkal. Rácspont: egy vagy több atomot, molekulát vagy iont képvisel. : az origót a szomszédos rácspontokkal összekötő elemi transzlációk n1, n2, n3 : egész számok

11 15.2 A röntgendiffrakciós kísérlet
A röntgendiffrakciós mérés célja: a kristály pontos szerkezetének, azaz - az elemi cella paramétereinek - a cellában elhelyezkedő atomok pozícióinak meghatározása.

12 A röntgendiffrakció jelensége
Kristályos mintán a röntgen-sugárzás szóródik (rugalmas szórás), a szórt sugárzás interferenciát mutat. (A röntgensugár l-ja és a, b, c összemérhetőek, ezért lesz interferencia) Fontosabb módszerek: - csak az elemi cella paramétereinek meghatározására  Debye-Scherrer-módszer: monokromatikus fény szóródik pormintán  Laue-módszer: polikromatikus fény szóródik pormintán - az elemi cella paramétereinek és atomi pozícióknak meghatározására  forgó kristály módszer: monokromatikus fény szóródik egykristályon

13 A röntgenfotonok az elektronokon szóródnak.
Az atomokon történő szóródás elhanyagolható.

14 Röntgendiffrakciós készülék forgókristályos méréshez

15 15.3. Az elemi cella paramétereinek meghatározása

16 Visszaverődés két egymás alatti rácssíkról

17 Visszaverődés két egymás alatti rácssíkról

18 Az erősítő interferencia feltétele
Bragg-egyenlet

19 Példa: ortorombos kristály
….

20 Példa: ortorombos kristály
Bragg-egyenletek d = a d = b d = c …. …. ….

21 Példa: ortorombos kristály
Rácssíkok I.

22 Példa: ortorombos kristály
Rácssíkok II.

23 Példa: ortorombos kristály
Rácssíkok távolsága

24 Az elemi cella paramétereit a reflexiós maximumok irányaiból lehet meghatározni

25 15.4. Az atomi pozíciók meghatározása

26 Az atomi pozícióikat a reflexiós maximumok relatív intenzitásából lehet meghatározni.

27 A relatív intenzitásokra vonatkozó képlet levezetése
1. Modell: a kristályban gömbszimmetrikus atomok vannak (vegyértékelektronokat elhanyagoljuk). Levezetés lépései: 1.a Szóródás izolált atomon 1.b Szóródás egy elemi cellán 1.c Szóródás háromdimenziós kristályon 2. Modell: az elektronok eloszlása nem gömbszimmetrikus

28 Gömbszimmetrikus atomokból álló rács szórási intenzitásai
Fhk a (hk) sík szórási amplitúdója, szaknyelven szerkezeti tényezője

29 A szerkezeti tényező xn, yn, zn az n-ik atom koordinátái az elemi cellában fn az n-ik atom atomi szórástényezője (szóró képessége)

30 Folytonos elektroneloszlású cellákból álló rács szórási intenzitásai

31 Ni-Ftalocianid elektronsűrűség térképe