Formas regulares e simétricas assim como a ordenação das partículas que os formam. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira

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2 Formas regulares e simétricas assim como a ordenação das partículas que os formam. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 2

3 Cristais são arranjos atômicos ou moleculares cuja estrutura se repete numa forma periódica tridimensional. Um exemplo simples é o do sal de cozinha, NaCl, cuja estrutura consiste em átomos de Sódio e Cloro dispostos de forma que um átomo de sódio terá sempre átomos de cloro como vizinhos e vice-versa. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 3

4 As células unitárias arranjadas tridimensionalmente formam o que chamamos de rede. Existem 6 tipos de simetria nas células unitárias: Cúbica Tetragonal Ortorrômbica Hexagonal Monoclínica Triclínica Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 4

5 Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 5

6 Para descrever a estrutura cristalina é necessário escolher uma notação para posições, direções e planos à partir de um cubo de lado unitário (pts fracionados multiplicar para obter inteiros) Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 6

7 Os microscópios ópticos possuem uma limitação física, ditada pelo comprimento de onda da luz visível. Não é possível 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 não consigam ver nada que esteja separado por uma distância menor do que 200 nanômetros. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 7

8 O estudo da estrutura cristalina não é possível através da microscopia óptica. A técnica mais utilizada para realizar este estudo consiste em estudar a maneira como a estrutura cristalina difrata ondas. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 8

9 Descoberto por Roentgen (Nobel de 1901). Raios X são produzidos todas as vezes que elétrons encontram um obstáculo. Na experiência de Roentgen, eles eram produzidos quando os elétrons encontravam a parede do tubo. A produção dos raios X é explicada do seguinte modo: os elétrons emitidos pelo catodo são fortemente atraídos pelo anodo e chegam a este com grande energia cinética. Chocando-se com o anodo, eles perdem a energia cinética e cedem energia aos elétrons que estão nos átomos do anodo. Estes elétrons são então acelerados e, então, emitem ondas eletromagnéticas que são os raios X. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 9

10 Na França o professor Antonio Henri Berquerel trabalhava com a fosforecência e suas experiências levaram a creditar que a pechblenda, minério de urânio, contivesse outro elemento além do urânio. Marie, Pierre e o professor trabalham juntos em laboratório durante vários anos. Aplicação prática do raio X na I Guerra Mundial para tratamento de ferimentos de balas e fraturas. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 10

11 Ao tocar um obstáculo ou fenda, uma nova onda de menor intensidade é formada, mas com características de frentes de onda diferentes da onda original. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 11

12 1912 Laue (alemão) usa um cristal como rede de difração tridimensional; Mesma ordem de grandeza do λ da radiação incidente e da distância entre as partícula do cristal; Raio X incide no cristal, onde parte de sua energia é absorvida e reemitida em todas as direções (cada átomo se torna uma fonte secundária de raios X); Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 12

13 Quando os raios X incidem numa substância de estrutura aleatória, são dispersos em todas as direções. No entanto, em planos cristalinos haverá direções preferenciais nas quais se dá interferência construtiva ou destrutiva dos raios X. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 13

14 Visualize como a dispersão dos raios nos cristais ocorre nos pontos de interferência construtiva e nos líquidos e gases não há uma direção ou preferencial. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 14

15 Maior trajetória para o raio inferior. Se essa diferença de fase entre as ondas do raio for um número inteiro elas mantém interferência construtiva. Isso depende diretamente do ângulo de incidência do raio X. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 15

16 Bragg formulou uma relação para essa situação: 2 d senθ = n λ Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 16

17 Raios X de comprimento de onda 154 pm incidem num cristal e são refletidos em um ângulo de 22,5º. Considerando que n = 1, calcule o espaçamento entre os planos de átomos que são responsáveis por essa reflexão. Solução: d = n. λ 2 sen θ d = sen 22,5º d = ,383 d = 201 pm Note que é a mesma ordem de grandeza do comprimento de onda. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 17

18 Na Cristalografia o padrão de difração é usado para determinar o arranjo e os espaçamentos entre os átomos que funcionam como fendas nos cristais. Se ao invés de uma fenda dupla usarmos várias fendas igualmente espaçadas. Este arranjo é conhecido como rede de difração. Assim, a observação das franjas de difração (ou franjas de interferência) permite calcular a separação entre as fendas. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 18

19 Padrão de difração do Quartzo e do NaCl na forma de policristal Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 19

20 Se misturarmos as amostras no difratograma passa a ser uma superposição dos dois padrões de difração mostrados anteriormente. Cristalografia e Difração em Raio X - Michele Oliveira 20

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