Relatório 2 – Difração de Raios-X

Raios-X são ondas de natureza eletromagnéticas, semelhantes a luz visível, com pequenos comprimentos de onda, na faixa de 0,05nm a 0,25nm, e portanto com maior energia que a luz visível.

Os raios-X, por ser uma onda, sofre o fenômeno de difração. A difração consiste em um desvio de trajetória da onda quando a mesma passa por um orifício ou um objeto da mesma ordem de grandeza do de comprimento de onda. Como nas estruturas cristalinas o espaçamento dos átomos é da mesma ordem de grandeza do comprimento de onda do raio-X, o mesmo sofre difração ao passar pela rede cristalina de um material.

Por conta da mudança de direção causada pela difração, pode ocorrer interferência construtiva ou destrutiva das ondas de raio-X, dependendo do ângulo em que os raios-X incidem sobre os planos cristalinos do material e da distância entre os mesmos. Caso o aumento do percurso causado pela difração seja igual à um múltiplo inteiro do comprimento de onda do raio-X de feixe monocromático que incide sobre o material, a interferência será construtiva. Caso o aumento do percurso seja igual à metade do comprimento de onda do raio-X, ou um múltiplo inteiro somado a metade do comprimento, a interferência é destrutiva.

Utilizando um equipamento da marca Panalytical, modelo X’Pert-Pro, foram obtidos os difratogramas dos seguintes materiais: Sal comum (NaCl), Sal light (NaCl + KCl), cobre, alumínio,

molibdênio e cromo.

Figura 1: Difratogramas do cromo e do alumínio

Figura 2: Difratogramas do cobre e do molibdênio

Figura 3: Difratogramas do NaCl PA e do Sal light(NaCl + KCl)

Figura 3: Difratograma do Sal comum

θ1 θ2 Sen²θ1/Sen²θ2 Estrutura CristalinaCobre 43 51 0,770121627 CFCMolibdênio 40 59 0,562339176 CCCAlumínio 37 45 0,724359586 CFCCromo 43 66 0,557312594 CCCSal comum 27 32 0,733961566 CFCNaCl PA 27 32 0,733961566 CFC

A estrutura de cada elemento foi identificada com base nas fórmulas de difração de

Bragg e na soma dos índices de Miller. Para estruturas cúbicas a seguinte relação é válida:

Combinando a equação acima com a lei de Bragg para n=1

Obtemos a relação abaixo

Como lambda e a são constante, temos:

Através da observação de múltiplas amostras foi observado que materiais com estrutura cristalina CCC apresentam como resposta a divisão dos senos ao quadrado o valor de 0,5, e estruturas CFC apresentam o valor de 0,75. Através disso foram identificadas as estruturas cristalinas dos materiais cujos difratogramas foram apresentados anteriormente.

Pode-se observar o difratograma do NaCl que o segundo pico de difração apresenta uma maior intensidade que o primeiro, isto se deve a estrutura da rede cristalina, formada por Na+ e Cl-, onde os íons de cloro ocupam espaços intersticiais do estrutura formada pelo sódio, fazendo assim com que o segundo plano de difração se torne mais denso que o primeiro, aumentando assim a intensidade de difração do segundo pico.