Rentgenografia strukturalna
Krystalografia rentgenowska to sposób na zobaczenie trójwymiarowej struktury cząsteczki. Chmura elektronów atomu lekko wygina promieniowanie rentgenowskie. W ten sposób powstaje "obraz" molekuły, który można zobaczyć na ekranie. Może on być używany zarówno dla cząsteczek organicznych jak i nieorganicznych. Próbka nie jest w tym procesie niszczona.
Technika ta została wymyślona wspólnie przez Sir Williama Bragga (1862-1942) i jego syna Sir Lawrence'a Bragga (1890-1971). Za 1915 r. otrzymali oni Nagrodę Nobla z fizyki. Lawrence Bragg jest najmłodszym Laureatem Nagrody Nobla. Był dyrektorem Laboratorium Cavendisha na Uniwersytecie Cambridge, kiedy to odkrycia struktury DNA dokonali James D. Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins i Rosalind Franklin w lutym 1953 roku.
Najstarszą metodą krystalografii rentgenowskiej jest dyfrakcja rentgenowska (XRD). Zdjęcia rentgenowskie wystrzeliwane są na pojedynczy kryształ, a sposób ich rozproszenia tworzy wzór. Wzory te są wykorzystywane do opracowania układu atomów wewnątrz kryształu.
Wzór dyfrakcji rentgenowskiej skrystalizowanego enzymu. Wzór plamek (odbicia) i względna siła każdej plamki (natężenia) jest wykorzystywany do opracowania struktury enzymu.
Wzór dyfrakcji rentgenowskiej skrystalizowanego enzymu. Wzór plamek (odbicia) i względna siła każdej plamki (natężenia) jest wykorzystywany do opracowania struktury enzymu.
Analiza rentgenowska kryształów
Kryształy są regularnymi tablicami atomów, co oznacza, że atomy powtarzają się we wszystkich trzech wymiarach. Promieniowanie rentgenowskie to fale promieniowania elektromagnetycznego. Kiedy promienie rentgenowskie spotykają się z atomami, elektrony w atomach powodują, że promienie rentgenowskie rozpraszają się we wszystkich kierunkach. Ponieważ promieniowanie rentgenowskie jest emitowane we wszystkich kierunkach, promieniowanie rentgenowskie uderzające w elektron wytwarza wtórne fale sferyczne emanujące z elektronu. Elektron jest znany jako rozpraszacz. Regularny układ rozproszeń (tutaj powtarzający się wzór atomów w krysztale) wytwarza regularny układ kulistych fal. Chociaż fale te usuwają się wzajemnie w większości kierunków, sumują się w kilku konkretnych kierunkach, określonych przez prawo Bragga:
2 d sin θ = n λ {\i1}displaystyle 2d {\i1}sin {\i1}theta =n {\i1}lambda {\i0} 
Tutaj d jest odstępem pomiędzy płaszczyznami rozpraszającymi, θ {\i1}jest
kąt padania, n jest dowolną liczbą całkowitą, a λ jest długością fali wiązki. Te konkretne kierunki pojawiają się jako plamy na wzorze dyfrakcyjnym zwane odbiciami. Dyfrakcja rentgenowska wynika więc z fali elektromagnetycznej (promieniowanie rentgenowskie) uderzającej w regularny układ rozproszeń (powtarzający się układ atomów w krysztale).
Nadchodząca wiązka (z lewej górnej części) powoduje, że każdy z rozpraszaczy (np. elektron) wypromieniowuje część swojej energii w postaci fali sferycznej. Jeśli atomy są ułożone symetrycznie z separacją d, te kuliste fale zsumują się tylko tam, gdzie ich różnica długości drogi 2d sin θ jest wielokrotnością długości fali λ. W tym przypadku w schemacie dyfrakcyjnym pojawia się plama odbicia.
Analiza rentgenowska kryształów
Kryształy są regularnymi tablicami atomów, co oznacza, że atomy powtarzają się we wszystkich trzech wymiarach. Promieniowanie rentgenowskie to fale promieniowania elektromagnetycznego. Kiedy promienie rentgenowskie spotykają się z atomami, elektrony w atomach powodują, że promienie rentgenowskie rozpraszają się we wszystkich kierunkach. Ponieważ promieniowanie rentgenowskie jest emitowane we wszystkich kierunkach, promieniowanie rentgenowskie uderzające w elektron wytwarza wtórne fale sferyczne emanujące z elektronu. Elektron jest znany jako rozpraszacz. Regularny układ rozproszeń (tutaj powtarzający się wzór atomów w krysztale) wytwarza regularny układ kulistych fal. Chociaż fale te usuwają się wzajemnie w większości kierunków, sumują się w kilku konkretnych kierunkach, określonych przez prawo Bragga:
2 d sin θ = n λ {\i1}displaystyle 2d {\i1}sin {\i1}theta =n {\i1}lambda {\i0}
Tutaj d jest odstępem pomiędzy płaszczyznami rozpraszającymi, θ {\i1}jestkąt padania, n jest dowolną liczbą całkowitą, a λ jest długością fali wiązki. Te konkretne kierunki pojawiają się jako plamy na wzorze dyfrakcyjnym zwane odbiciami. Dyfrakcja rentgenowska wynika więc z fali elektromagnetycznej (promieniowanie rentgenowskie) uderzającej w regularny układ rozproszeń (powtarzający się układ atomów w krysztale).
Nadchodząca wiązka (z lewej górnej części) powoduje, że każdy z rozpraszaczy (np. elektron) wypromieniowuje część swojej energii w postaci fali sferycznej. Jeśli atomy są ułożone symetrycznie z separacją d, te kuliste fale zsumują się tylko tam, gdzie ich różnica długości drogi 2d sin θ jest wielokrotnością długości fali λ. W tym przypadku w schemacie dyfrakcyjnym pojawia się plama odbicia.
Powiązane strony
Powiązane strony
Pytania i odpowiedzi
P: Czym jest krystalografia rentgenowska?
O: Krystalografia rentgenowska to technika używana do oglądania trójwymiarowej struktury cząsteczki, która tworzy obraz na ekranie poprzez zginanie promieni rentgenowskich z chmury elektronowej atomu.
P: Czy krystalografia rentgenowska może być stosowana zarówno w przypadku cząsteczek organicznych, jak i nieorganicznych?
O: Tak, krystalografia rentgenowska może być wykorzystywana do badania zarówno cząsteczek organicznych, jak i nieorganicznych.
P: Kim są wynalazcy krystalografii rentgenowskiej?
O: Sir William Bragg i jego syn Sir Lawrence Bragg wspólnie wynaleźli krystalografię rentgenowską i za swoje odkrycie otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1915 roku.
P: Jaka jest najstarsza metoda krystalografii rentgenowskiej?
O: Najstarszą metodą krystalografii rentgenowskiej jest dyfrakcja rentgenowska (XRD), w której promieniowanie rentgenowskie jest wystrzeliwane na pojedynczy kryształ w celu uzyskania wzoru, który można wykorzystać do określenia układu atomów wewnątrz kryształu.
P: Czy próbka została zniszczona podczas procesu krystalografii rentgenowskiej?
O: Nie, próbka nie jest niszczona podczas procesu krystalografii rentgenowskiej.
P: Kto był dyrektorem Laboratorium Cavendisha w momencie odkrycia struktury DNA?
O: Sir Lawrence Bragg był dyrektorem Laboratorium Cavendish na Uniwersytecie Cambridge, kiedy James D. Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins i Rosalind Franklin odkryli strukturę DNA w lutym 1953 roku.
P: Kto jest najmłodszym laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki?
O: Sir Lawrence Bragg jest najmłodszym laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, który otrzymał ją w 1915 roku za wspólne odkrycie krystalografii rentgenowskiej ze swoim ojcem Sir Williamem Braggiem.
