Difrao em Raio XHoje em dia, raios X de comprimento de onda bem determinados so usados em anlises de cristais. Quando este feixe definido difrata em umcristaldesconhecido, a medida do(s) ngulo(s) de difrao do(s) raio(s) emergente(s) podem elucidar a distncia dos tomos no cristal e, consequentemente, a estrutura cristalina.Anlise deprotenas

Condies bsicasFenmeno da Difrao O material (objeto difrator) tem que ser peridico O tamanho entre tomos (espaamento, d) desse material tem que ser da mesma ordem de grandeza do comprimento de onda () da radiao utilizada 1

CRISTALEstes materiais cristalinos, tm uma estrutura altamente organizada, em contraposio aos materiais amorfosFronteira entre dois cristais de TiO2. Carbono amorfo.

MOLCULAEstrutura geomtrica bsica (menor tijolo) que repetido no espao gera a rede cristalina

Absoro, um fton de energia absorvido promovendo eltrons a nveis superiores ou fora do tomo.Difrao se produze quando a direo de propagao de um fton deslocado num determinado angulo.

Difrao em raio X

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);

Difrao em raio XQuando os raios X incidem numa substncia ou 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.Ondas reforando-seOndas cancelando-se

Dois raios que incidem em planos vizinhos, com cumprimento de onda Diferena entre os dois caminhos (cor rosa) = Fotons saem na mesma fase e suas ondas se reforamSinal, raio difratado intensoDiferena de caminhos menor = Fotons dispersados se cancelam entre si, ondas que no esto na mesma faseNo sinal, I = 0Interferncia construtivaInterferncia destrutiva

Lei de Bragg (Nobel da Fsica de 1915)Bragg formulou uma relao para essa situao:

2 d sen = n

: comprimento de onda;: ngulo entre o feixe incidente e os planos do cristal;d: distncia interplanar entre os planos de tomos;n: ordem de difrao.d = distncia interplanarOs tomos funcionam como obstculos, ou centros de espalhamento dos raios X.

Raios-X para Determinao da Estrutura CristalinaA medida do ngulo crtico, q, permite computar a distncia interplanar, d. Os raios-X incidentes difratam a partir dos planos cristalinos.

ExemploRaios 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 .

d = 1 . 154

d = 154

d = 201 pm

2 sen

2 sen 22,5

2 . 0,383Note que a mesma ordem de grandeza do comprimento de onda.154 pm 22,5d = ?

Difratmetro

Difrao em raio XVisualize como a disperso dos raios nos cristais ocorre nos pontos de interferncia construtiva e nos lquidos e gases no h uma direo ou preferencial.

2

Difratograma (alguns exemplos)Padro de difrao do Quartzo e do NaCl na forma de policristal

Difratograma (alguns exemplos)Se misturarmos as amostras no difratograma passa a ser uma superposio dos dois padres de difrao mostrados anteriormente.

Espectro de difrao para AlUma amostra desconhecida analisada e seus picos comparados com os de materiais conhecidos e tabelados, permitindo assim a identificao do material.

A difrao de raios-X aplicada anlise de cristais de macromolculas biolgicas tem influenciado a bioqumica estrutural, tendo contribudo para o conhecimento da estrutura 3D de protenas, cidos nucleicos, vrus e outras macromolculas.

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