Cristalografia de raios-X

Cristalografia de Raios-X

Introdução

Cristais são admirados por sua regularidade e simetria, no entanto só começaram a ser investigados cientificamente após o século XVII. Johannes Kepler especulou em sua publicação Strena seu de Nive Sexangula (1611) que a simetria hexagonal de cristais de gelo era devido a disposição regular das partículas de água.

Umas das técnicas mais conhecidas para determinação de estruturas é a cristalografia por difração dos raios-x. Essa técnica teve contribuição de diversos físicos ao longo de sua consagração, talvez os mais importantes tenham sido as contribuições dadas pelo físico alemão, Max Von Laue que foi o descobridor da difração dos raios-x por redes cristalinas, e pelos físicos William Lawrence Bragg e por seu pai William Henry Bragg, eles descobriram a lei fundamental de qualquer experimento para a determinação de uma estrutura cristalina, conhecida com “lei de Bragg”.

Todos esses trabalhos mostram de forma conclusiva que os materiais eram compostos por arranjos periódicos de átomos o que levou os físicos ao surgimento de um novo campo da Física, conhecida como “física do campo condensado”.

O que são os cristais?

Basicamente, um cristal é formado pelo acumulo de átomos em um determinado ambiente estável, um exemplo é a formação dos famosos “quartzos”, que ocorrem devido a um lento processo geológico a partir de silicato em solução, submetido a altas pressões.

Um cristal ideal consiste em um grupo de átomos que se repete indefinidamente de maneira padrão, a estes grupos dá-se o nome de “Base”, e a maneira como se repetem de “rede cristalina”.

Células unitárias e redes

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

Raios-X e Cristalografia

A cristalografia de raios X é uma técnica que consiste em fazer passar um feixe de raios X, uma forma de radiação eletromagnética, através de um cristal da substância sujeita ao estudo. O feixe se difunde em várias direções devido à simetria do agrupamento de átomos e, por difração, dá lugar a um padrão de intensidades que pode interpretar-se segundo a distribuição dos átomos no cristal, aplicando a lei de Bragg, extraindo assim numerosas informações sobre a estrutura atômica e molecular.

As estruturas dos cristais podem ser analisadas através da difração dos raios-x. Analisando o espectro dos raios-x vê-se que ele compreende a região no qual o comprimento de é da ordem de grandeza de 10-10 m, isso corresponde a mesma ordem de grandeza dos parâmetros de rede das estruturas cristalinas e, quando uma radiação com comprimento de onda menor ou igual a este parâmetro incide sobre um determinado material surgem feixes difratados em diversas direções.

Os raios-X incidem no cristal, onde parte de sua energia é absorvida e reemitida em todas as direções, logo cada átomo se