Röntgenová kryštalografia

Röntgenová kryštalografia je spôsob, ako vidieť trojrozmernú štruktúru molekuly. Elektrónové mračno atómu mierne ohýba röntgenové žiarenie. Tým sa vytvorí "obraz" molekuly, ktorý možno vidieť na obrazovke. Môže sa použiť pre organické aj anorganické molekuly. Vzorka sa pri tom nezničí.

Túto techniku vynašli spoločne sir William Bragg (1862-1942) a jeho syn sir Lawrence Bragg (1890-1971). V roku 1915 získali Nobelovu cenu za fyziku. Lawrence Bragg je najmladším laureátom Nobelovej ceny. Bol riaditeľom Cavendishovho laboratória na Cambridgeskej univerzite, keď vo februári 1953 James D. Watson , Francis Crick , Maurice Wilkins a Rosalind Franklinová objavili štruktúru DNA.

Najstaršou metódou röntgenovej kryštalografie je röntgenová difrakcia (XRD). Röntgenové lúče sa vystreľujú na jeden kryštál a ich rozptyl vytvára vzor. Tieto obrazce sa používajú na určenie usporiadania atómov vo vnútri kryštálu.

Difrakčný vzor röntgenového žiarenia kryštalizovaného enzýmu. Vzor škvŕn (odrazov) a relatívna sila každej škvrny (intenzity) sa používa na určenie štruktúry enzýmuZoom
Difrakčný vzor röntgenového žiarenia kryštalizovaného enzýmu. Vzor škvŕn (odrazov) a relatívna sila každej škvrny (intenzity) sa používa na určenie štruktúry enzýmu

Difrakčný vzor röntgenového žiarenia kryštalizovaného enzýmu. Vzor škvŕn (odrazov) a relatívna sila každej škvrny (intenzity) sa používa na určenie štruktúry enzýmuZoom
Difrakčný vzor röntgenového žiarenia kryštalizovaného enzýmu. Vzor škvŕn (odrazov) a relatívna sila každej škvrny (intenzity) sa používa na určenie štruktúry enzýmu

Röntgenová analýza kryštálov

Kryštály sú pravidelné polia atómov, čo znamená, že atómy sa opakujú stále dokola vo všetkých troch rozmeroch. Röntgenové žiarenie je vlnenie elektromagnetického žiarenia. Keď sa röntgenové žiarenie stretne s atómami, elektróny v atómoch spôsobia, že sa röntgenové žiarenie rozptýli do všetkých smerov. Keďže röntgenové lúče sú vyžarované vo všetkých smeroch, röntgenové žiarenie, ktoré narazí na elektrón, vytvára sekundárne sférické vlny vychádzajúce z elektrónu. Elektrón sa nazýva rozptyľovač. Pravidelná sústava rozptyľovačov (v tomto prípade opakujúci sa vzor atómov v kryštáli) vytvára pravidelnú sústavu sférických vĺn. Hoci sa tieto vlny vo väčšine smerov navzájom rušia, sčítavajú sa v niekoľkých špecifických smeroch, ktoré sú určené Braggovým zákonom:

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

Tu d je vzdialenosť medzi difrakčnými rovinami, θ {\displaystyle \theta }{\displaystyle \theta } je uhol dopadu, n je ľubovoľné celé číslo a λ je vlnová dĺžka lúča. Tieto špecifické smery sa na difrakčnom obrazci zobrazujú ako škvrny nazývané odrazy. Difrakcia röntgenového žiarenia je teda výsledkom toho, že elektromagnetické vlnenie (röntgenové žiarenie) dopadá na pravidelnú sústavu rozptyľovačov (opakujúce sa usporiadanie atómov v kryštáli).

Prichádzajúci lúč (zľava hore) spôsobuje, že každý rozptyľovač (napr. elektrón) opätovne vyžaruje časť svojej energie ako sférickú vlnu. Ak sú atómy usporiadané symetricky so vzdialenosťou d, tieto sférické vlny sa sčítajú len tam, kde sa rozdiel ich dĺžok dráh 2d sin θ rovná násobku vlnovej dĺžky λ. V takom prípade sa v difrakčnom obraze objaví odrazová škvrnaZoom
Prichádzajúci lúč (zľava hore) spôsobuje, že každý rozptyľovač (napr. elektrón) opätovne vyžaruje časť svojej energie ako sférickú vlnu. Ak sú atómy usporiadané symetricky so vzdialenosťou d, tieto sférické vlny sa sčítajú len tam, kde sa rozdiel ich dĺžok dráh 2d sin θ rovná násobku vlnovej dĺžky λ. V takom prípade sa v difrakčnom obraze objaví odrazová škvrna

Röntgenová analýza kryštálov

Kryštály sú pravidelné polia atómov, čo znamená, že atómy sa opakujú stále dokola vo všetkých troch rozmeroch. Röntgenové žiarenie je vlnenie elektromagnetického žiarenia. Keď sa röntgenové žiarenie stretne s atómami, elektróny v atómoch spôsobia, že sa röntgenové žiarenie rozptýli do všetkých smerov. Keďže röntgenové lúče sú vyžarované vo všetkých smeroch, röntgenové žiarenie, ktoré narazí na elektrón, vytvára sekundárne sférické vlny vychádzajúce z elektrónu. Elektrón sa nazýva rozptyľovač. Pravidelná sústava rozptyľovačov (v tomto prípade opakujúci sa vzor atómov v kryštáli) vytvára pravidelnú sústavu sférických vĺn. Hoci sa tieto vlny vo väčšine smerov navzájom rušia, sčítavajú sa v niekoľkých špecifických smeroch, ktoré sú určené Braggovým zákonom:

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

Tu d je vzdialenosť medzi difrakčnými rovinami, θ {\displaystyle \theta }{\displaystyle \theta } je uhol dopadu, n je ľubovoľné celé číslo a λ je vlnová dĺžka lúča. Tieto špecifické smery sa na difrakčnom obrazci zobrazujú ako škvrny nazývané odrazy. Difrakcia röntgenového žiarenia je teda výsledkom toho, že elektromagnetické vlnenie (röntgenové žiarenie) dopadá na pravidelnú sústavu rozptyľovačov (opakujúce sa usporiadanie atómov v kryštáli).

Prichádzajúci lúč (zľava hore) spôsobuje, že každý rozptyľovač (napr. elektrón) opätovne vyžaruje časť svojej energie ako sférickú vlnu. Ak sú atómy usporiadané symetricky so vzdialenosťou d, tieto sférické vlny sa sčítajú len tam, kde sa rozdiel ich dĺžok dráh 2d sin θ rovná násobku vlnovej dĺžky λ. V takom prípade sa v difrakčnom obraze objaví odrazová škvrnaZoom
Prichádzajúci lúč (zľava hore) spôsobuje, že každý rozptyľovač (napr. elektrón) opätovne vyžaruje časť svojej energie ako sférickú vlnu. Ak sú atómy usporiadané symetricky so vzdialenosťou d, tieto sférické vlny sa sčítajú len tam, kde sa rozdiel ich dĺžok dráh 2d sin θ rovná násobku vlnovej dĺžky λ. V takom prípade sa v difrakčnom obraze objaví odrazová škvrna

Súvisiace stránky

Súvisiace stránky

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je to röntgenová kryštalografia?


Odpoveď: Röntgenová kryštalografia je technika používaná na zobrazenie trojrozmernej štruktúry molekuly, ktorá vytvára obraz na obrazovke ohybom röntgenového žiarenia z elektrónového mraku atómu.

Otázka: Môže sa röntgenová kryštalografia použiť na organické aj anorganické molekuly?


Odpoveď: Áno, röntgenovú kryštalografiu možno použiť na štúdium organických aj anorganických molekúl.

Otázka: Kto sú vynálezcovia röntgenovej kryštalografie?


Odpoveď: Sir William Bragg a jeho syn sir Lawrence Bragg spoločne vynašli röntgenovú kryštalografiu a za svoj objav získali v roku 1915 Nobelovu cenu za fyziku.

Otázka: Aká je najstaršia metóda röntgenovej kryštalografie?


Odpoveď: Najstaršou metódou röntgenovej kryštalografie je röntgenová difrakcia (XRD), pri ktorej sa do jedného kryštálu vystrelí röntgenové žiarenie a vytvorí sa vzor, ktorý sa dá použiť na určenie usporiadania atómov vo vnútri kryštálu.

Otázka: Bola vzorka počas procesu röntgenovej kryštalografie zničená?


Odpoveď: Nie, vzorka sa počas procesu röntgenovej kryštalografie nezničí.

Otázka: Kto bol riaditeľom Cavendishovho laboratória, keď bola objavená štruktúra DNA?


Odpoveď: Sir Lawrence Bragg bol riaditeľom Cavendishovho laboratória na Cambridgeskej univerzite, keď James D. Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins a Rosalind Franklinová vo februári 1953 objavili štruktúru DNA.

Otázka: Kto je najmladším laureátom Nobelovej ceny za fyziku?


Odpoveď: Sir Lawrence Bragg je najmladším laureátom Nobelovej ceny za fyziku, ktorú získal v roku 1915 za spoločný objav röntgenovej kryštalografie so svojím otcom Sirom Williamom Braggom.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3