X射線結晶學

X光結晶學是確定分子立體結構的方法 最常見的確定分子立體結構的方法來自X光結晶學。X光繞射由馮勞厄（M. von Laue）於一九一二年發現，他因此獲得一九一四年諾貝爾物理獎。利用X光繞射確定結晶體結構的是亨利‧布拉格（W. H. Bragg）爵士以及他的兒子勞倫斯‧布拉格（L. W. Bragg）爵士，他們共同獲得一九一五年諾貝爾物理獎。一九三六年，正在柏林的德拜（P.J. W. Dedye）是第一個因運用x光繞射而獲得諾貝爾化學獎的科學家。

基本介紹

• 中文名：X射線結晶學
• 外文名：x-ray crystallography

簡介

德拜研究的不是晶體，而是繞射圖不明顯的氣體。他還利用電子繞射及測量偶極距得到結構訊息。偶-極距存在於正負電荷分布不均的分子中，也就是所謂的極性分子。

產生和發展

利用晶體的X射線衍射效應研究晶體的結構及其有關問題的學科。它的奠基人是德國物理學家M.T.F.von勞厄。1912年他以膽礬為試樣﹐首次成功地完成了晶體對X射線衍射的實驗﹐並推導出了晶體作為三維光柵的衍射方程﹐即勞厄方程。他的這一成就不僅解決了X射線本質是什麼的問題﹐而且開創了X射線結晶學這一新領域。1913年﹐英國學者W.L.布喇格提出﹐晶體對X射線的衍射在形式上可視為晶體中原子面對X射線的反射﹐並用其父W.H.布喇格發明的電離室從實驗上證實了這一觀點的正確性﹐導出了X射線反射存在條件的方程﹐即著名的布喇格公式。1914年﹐布喇格父子率先測定出了NaCl﹑KCl﹑金剛石等晶體的結構。

X射線結晶圖譜

原理和套用

晶體X射線衍射的方向取決於晶體結構的對稱性及其單位晶胞的大小﹔衍射的強度則與單位晶胞中質點的種類及其位置相關。衍射方向和強度這兩方面的數據是X射線結晶學研究中的原始依據﹐獲得這些數據的實驗手段有3種基本方法﹐即勞厄法﹑旋轉法和粉晶法。其他如回擺法﹑魏森堡法﹑旋進法等都是由旋轉法演化出來的方法。對於衍射線的記錄早期大多採用照相技術。由電離室發展而來的衍射儀技術受到重視。到80年代﹐粉晶X射線衍射儀的使用已相當普遍﹐用於結構分析的單晶四圓 X射線衍射儀也開始逐步取代照相方法。特別是計算機技術在晶體X射線衍射研究中的廣泛套用﹐使得從衍射數據的自動收集和處理﹑運算﹐一直到結果的顯示﹐已可全部由計算機來完成。實驗技術的改進也促進了有關理論的深入發展﹐並不斷地擴大它們的套用範圍。與晶體結構分析一起﹐晶體物相的鑑定﹑晶粒度大小和結晶度的測定﹑晶格缺陷和多晶物質結構的研究等都是 X射線結晶學內容的組成部分。它們廣泛地涉及到物質﹑化學﹑地質﹑生物﹑化工﹑冶金﹑建材﹑陶瓷﹑醫藥等學科領域的課題。