hoofstuk 7
DESCRIPTION
Hoofstuk 7. X-Straal diffraksie. Inhoud. Basiese konsepte en definisies Golwe en X- strale Kristalstruktuur Bragg se wet X- straal tegnieke. Basiese konsepte. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Hoofstuk 7X-Straal diffraksie
Inhoud Basiese konsepte en definisies Golwe en X-strale Kristalstruktuur Bragg se wet X- straal tegnieke
Basiese konsepte Kristalchemie: studie van verhouding van interne
kristalstruktuur met die fisiese en chemiese eienskappe van minerale
Kristalle:• Raamwerkstruktuur, met eenheidsel as die basiese
boublok• Atome en inter-atomise afstande: 0.1 – 0.5 nm• Vir ondersoek van kristalle – golwe met golflengtes in
hierdie grootte orde benodig Sigbare lig: golflengte: 400 – 700 nm X- Strale en neutrongolwe: 0.01 – 0.5 nm
Basiese konsepte Kwantumvlakke is bane waarin elektrone
beweeg:• K, L, M, N, O, P, Q• Aantal elektrone: 2N2 (N = 1,2,3,4,5,6 or 7)• M: 2 x 32 = 18
Sub-vlakke – verdeel kwantumvlakke• s, p, d, f• Aantal elektrone: 4K – 2 (K = 1, 2, 3 or 4)• d: (4 x 3) – 2 = 10
Basiese konsepte Opwekking van X-strale
• Elektrone uitgestraal deur bron (verhitte W filament) • Versnel elektrone deur ‘n elektriese veld te gebruil
(beheer sterkte van elektriese veld om snelheid van elektrone te beheer)
• Elektrone bots met metaalanode (Cu of Mo)• Baie hoë energie radiasie uitgestraal: X-strale*
Hoe:• Versnelde elektrone verplaas elektrone uit binne
orbitaalvlakke van ‘n atoom• Elektrone uit hoë orbitaalvlakke vul die elektron’opening’
en stel oorskot energie vry as X-straal fotons• Energie en golflengte van hierdie fotons stem ooreen
met spesifieke elektroniese oorgang van gegewe atoom van die metaalanode
Opwekking van X-strale
Golwe Amplitude Golflengte Pad/fase verskil
• Fig 7.4 Interferensie van golwe
• Konstruktief• Destruktief
Interferensie van golwe
Bragg se wet Gebaseer op die diffraksie van X-strale of
neutrons vanaf kristaloppervlakke teen seker hoeke
Basis van ontwikkeling van kragtige instrument vir die studie van kristalle in die vorm van X-straal en neutron diffraksie
Hoe:• As X-strale (of neutrons) ‘n atoom tref sal die beweging
van die elektrone (of spin van neutrons) her-radiasie van die golwe veroorsaak met dieselfde frekwensie
Rayleigh verstrooiing• Verstrooide golwe ondergaan interferensie met mekaar
wat konstruktief of destruktief is en pieke produseer by sekere hoeke
• Eindproduk is ‘n diffraksiepatroon waarvan die analise van die kristalstruktuur gedoen word
Bragg se wet As X-strale verstrooi word vanaf ‘n kristalraamwerk, word pieke
van verskeie intensiteite waargeneem wat ooreenstem met die volgende voorwaardes:
1. Die invalshoek = hoek van verstrooiing2. Die padlengte verskil is gelyk aan ‘n heelgetaal aantal golflengtes
Die voorwaarde vir maksimum intensiteit verkry in Bragg se wet laat ons toe om details oor die kristalstruktuur te bereken. Of as die kristalstruktuur bekend is, kan dit gebruik word om die golflengte van die X-strale wat op die kristal inval te bepaal.
Bragg se vergelyking: nλ = 2dsinθ• n: heelgetal bepaal deur die rangorde gegee• λ: die golflengte van die x-strale• d: afstand tussen atoomraamwerkvlakke• θ: hoek tussen die invalsstraal en die kristalvlakke
Bragg se wet
Tegnieke: X-straal diffraktometer
Die x-strale word gekollimeer in ‘n sterk X-straal absorbeerder (gewoonlik lood)
Smal x-straalbundel wat die kristal tref is die gevolg
Roteer die kristal en die detektor om Bragg se wet te bevredig vir diffraksie
Tegniekie: Diffraktometer
Tegnieke: Diffraktometrie van poeiers
Onwillekeurig georienteerde klein kristalle of ‘kristalliete’
Refleksies word geskandeer en intensiteit weergegee as ‘n funksie van die diffraksiehoek
Die lys van θ hoeke met verskillende intensiteite word oorgeskakel na d-spasies
Identifiseer kristalle deur diffraksiepatrone te vergelyk met diffraksie patrone van bekende minerale
Tegnieke: Diffraksiepatroon
Hoofstuk 8Fisiese eienskappe van
kristalleDefinisies
(Verdere selfstudie van die hoofstuk is opsioneel)
Definisies Hitte geleiding (Thermal
conductivity):• Dra hitte deur ‘n mineraal deur termale
vibrasies• Hoog in metale en minerale met hoë
verhouding metaal-binding Hitte uitsetting (Thermal expansion):
• Uitsetting van ‘n kristal (toename in volume) met ‘n toename in temperatuur
Definisies Piezoelektrisiteit:
• Die vermoë van ‘n kristal om sy vorm effens te verander (ondergaan vervorming) wanneer ‘n elektriese veld toegepas word (ook die ommekeer: as spanning toegepas word kan ‘n elektriese veld geinduseer word)
Slegs moontlik met sommige kristalle wat nie ‘n senter van simmetrie het nie
Piroelektrisiteit• Die vermoë van ‘n prismatiese kristal om
teenoorgestelde elektriese ladings te ontwikkel op teenoorgestelde punte wanneer verhit word
Algemeen in trigonale toermalyn kristalle Magnetisme
• Die vermoë van ‘n kristal om ‘n magnetiese oomblik te produseer wanneer ‘n magneetveld daarop toegepas word
Slegs moontlik in kristalle wat atome/ione met onpaar elektrone• Sterkste: Fe3+ en Mn2+ - het 5 onpaar 3d-elektrone• Fe2+ - het 4 onpaar 3d-elektrone
Chapter 3Q2
Chapter 3Q5
Chapter 4 Q8