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Formas regulares e simtricas assim como a
ordenao das partculas que os formam.
2 Cristalografia e Difrao em Raio X - Michele Oliveira
Cristais so arranjos atmicos ou moleculares cuja
estrutura se repete numa forma peridica
tridimensional. Um exemplo simples o do sal de
cozinha, NaCl, cuja estrutura consiste em tomos
de Sdio e Cloro dispostos de forma que um
tomo de sdio ter sempre tomos de cloro
como vizinhos e vice-versa.
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As clulas unitrias arranjadas tridimensionalmente formam o que chamamos de rede.
Existem 6 tipos de simetria nas clulas unitrias:
Cbica
Tetragonal
Ortorrmbica
Hexagonal
Monoclnica
Triclnica Cristalografia e Difrao em Raio X - Michele Oliveira 4
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Para descrever a estrutura cristalina
necessrio escolher uma notao para
posies, direes e planos partir de um cubo de lado unitrio (pts fracionados multiplicar para obter inteiros)
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Os microscpios pticos possuem uma limitao
fsica, ditada pelo comprimento de onda da luz
visvel. No possvel enxergar-se diretamente nenhum objeto menor do que o comprimento de
onda da luz na faixa do espectro que o olho
humano enxerga.
Isso faz com que os
cientistas no consigam
ver nada que esteja
separado por uma
distncia menor do que
200 nanmetros.
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O estudo da estrutura
cristalina no possvel
atravs da microscopia
ptica.
A tcnica mais utilizada para realizar este estudo
consiste em estudar a maneira como a estrutura
cristalina difrata ondas.
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Descoberto por Roentgen
(Nobel de 1901).
Raios X so produzidos todas as
vezes que eltrons encontram
um obstculo. Na experincia
de Roentgen, eles eram
produzidos quando os eltrons
encontravam a parede do
tubo.
A produo dos raios X explicada do seguinte modo: os
eltrons emitidos pelo catodo so fortemente atrados pelo
anodo e chegam a este com grande energia
cintica. Chocando-se com o anodo, eles perdem a energia
cintica e cedem energia aos eltrons que esto nos tomos
do anodo. Estes eltrons so ento acelerados e, ento,
emitem ondas eletromagnticas que so os raios X.
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Aplicao prtica do raio X na I
Guerra Mundial para tratamento
de ferimentos de balas e fraturas.
Na Frana o professor Antonio
Henri Berquerel trabalhava
com a fosforecncia e suas
experincias levaram a
creditar que a pechblenda,
minrio de urnio, contivesse
outro elemento alm do
urnio. Marie, Pierre e o
professor trabalham juntos em
laboratrio durante vrios
anos.
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Ao tocar um obstculo ou fenda, uma
nova onda de menor intensidade
formada, mas com caractersticas de
frentes de onda diferentes da onda
original.
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1912 Laue (alemo) usa um cristal como rede de difrao tridimensional;
Mesma ordem de grandeza do da radiao incidente e da distncia entre as partcula do cristal;
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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Quando os raios X incidem numa
substncia de 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.
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Visualize 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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Maior trajetria para o raio inferior.
Se essa diferena de fase entre as ondas do raio for um nmero inteiro elas mantm interferncia construtiva.
Isso depende diretamente do ngulo de incidncia do raio X.
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Bragg formulou uma relao para essa
situao:
2 d sen = n
http://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/fismod/mod05/m_s03.html
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Raios 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 . 2 sen d = 1 . 154
2 sen 22,5
d = 154 2 . 0,383
d = 201 pm
Note que a mesma
ordem de grandeza do
comprimento de onda.
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Na Cristalografia o padro de difrao
usado para determinar o arranjo e os
espaamentos entre os tomos que
funcionam como fendas nos cristais.
Se ao invs de uma fenda dupla usarmos
vrias fendas igualmente espaadas. Este
arranjo conhecido como rede de
difrao. Assim, a observao das franjas
de difrao (ou franjas de interferncia)
permite calcular a separao entre as
fendas.
Padro de difrao do Quartzo e do NaCl
na forma de policristal
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Se misturarmos as amostras no difratograma
passa a ser uma superposio dos dois
padres de difrao mostrados
anteriormente.
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