x-線衍射
化學(xué)試劑,九料化工商城 / 2020-11-23
x-射線衍射法是用以獲得如圖3-9所示的這類圖象的技術(shù)，它能給出分子結(jié)構(gòu)的明斷圖象(圖中表示的是意)。在圖上的線是等電子密度線，因此不僅可出鍵角和鍵長，而且可得到關(guān)于整個分子電子密度變化的詳細(xì)數(shù)據(jù)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)最令人興奮的是這種技術(shù)在分子生態(tài)學(xué)上的應(yīng)用。x-射線行射是我們了解蛋白質(zhì)、酶和核酸等結(jié)構(gòu)的主要原始資料。射線結(jié)晶學(xué)是應(yīng)用這種技術(shù)來研究晶體結(jié)構(gòu)的學(xué)科:我們將在第五章論述，
衍射技術(shù)的基礎(chǔ)是波的相互干涉。兩個或更多的波，如果波峰相疊合，則振幅增大，但若波峰與波谷疊合，則相互抵消(圖3-10)。本節(jié)論述x-射線的行射，采用的是位于電磁光譜中x射線區(qū)的波，其波長大約為100pm(0.1nm)ッ，因為只有這樣短的波長才能表示出分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)。
光的于涉可以用來探測分子的結(jié)構(gòu)。圖3-11表示當(dāng)一東x射線直接射到分子上時所發(fā)生的情形，輻射線從分子上被散射，由觀察器可看到散射來自許多方向。以兩個散射波為例來說明。當(dāng)檢測器置于O1處(圖3-1)，兩個波峰相疊合，故此它記錄的-射線強度加倍，當(dāng)檢測器移動到O2時，由于散射波傳播的距離不同，一個波的波峰與另一個波的波谷相疊合。結(jié)果檢測器記錄出x-射線的強度為零。從圍繞這個分子的所有方向測量輻射的強度，按每個區(qū)域(不限于剛才所指的那兩個位置)的散射進(jìn)行計算，觀察器記載了一個很復(fù)雜的強度分布。對它進(jìn)行分析(通常是在計算機(jī)上進(jìn)行，因為這種計算是很復(fù)雜的)以后便可得出像圖3-9所示的那樣的圖象，
將電子加快到高速，其表現(xiàn)說象波長約100pm的波(波粒二象性在第一章曾提過)，這樣便可用來作行射實驗，由于電子射線不能穿透固體，因此電子行射只能用于研究氣相中的分子。從反應(yīng)堆出來的中子具有適合的波長，可用于中子行射來研究固體，然而最重要的技術(shù)還是x射線行射，在解決不可見光物體的觀測，沒有其它方法比x-射線衍射更為有效（九料化工http://yuehuifs.cn/）。
x-線衍射提要
1.質(zhì)譜測定法用以測定分子的質(zhì)量、它們的分子式(在高分辨率下)和它們的組成(從樣品碎片圖樣來確定)。
2.質(zhì)譜法對于由電子轟擊直接產(chǎn)生的或由菱擊后的碎片產(chǎn)生的正離子的質(zhì)荷比/e的測定是很靈敏的。
3.分子光譜可以用波爾頻率條件(3-2-1)式來說明。
4.分子的電子能級、轉(zhuǎn)運能級和振動能級都是量子化的。
5.在電磁光諧的波區(qū)中的吸收作用可以由氣相分子受激引起的激發(fā)轉(zhuǎn)動來說明。
6.微波光可以用分子的轉(zhuǎn)動慣量來解釋，因而也可用分子的幾何形狀，分子的鍵長和鍵角來解釋。
7.紅外吸收光是由于激發(fā)了分子的振動而發(fā)生的。
8.紅外光譜被用于氣體、液體和固體(主要是在液體中)分子的鑒定，并用于求出分子中鍵的強度和剛性。
9.紫外和可見吸收光譜是由于入射的輻射線激發(fā)電子躍遷而產(chǎn)生的
10.具有特征吸收頻率的原子團(tuán)稱為生色團(tuán)。
11.電子光譜法可用于得出鍵的強度的數(shù)據(jù)，辨認(rèn)存在的物種和作為研究光化反應(yīng)以得出基本訊息。
12.x-射線行射是以分子的不同部位產(chǎn)生的散射波之間的相互干涉為基礎(chǔ)的。由于這種方法可得出電子密度分布的詳細(xì)情況。
13.電子行射和中子衍射與快速的電子和中子的波長特性有關(guān)，并被用于得出結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。
x-線衍射習(xí)題
1.寫一篇短文括光譜的原理，包括說明吸收和放射光譜，解釋怎樣由激發(fā)不同的躍遷而產(chǎn)生的光譜區(qū)等的基本過程，以及舉出某些應(yīng)用例子。
2.說明在質(zhì)譜法中碎片圖譜的用處。
3.提出(a)甲烷(b)水的質(zhì)譜型式。
4.基于上題所用甲烷含有1％的¹³C，可以預(yù)期在甲烷的質(zhì)譜圖上將會出現(xiàn)什么額外的峰。
5.甲醇的化作用(一個質(zhì)子被一個核²?H+所取代)怎樣影響它的質(zhì)譜?
6.從氣態(tài)氯分子的天然同位素豐度預(yù)官其質(zhì)譜的型式。
7.哪種光譜法適用于下列哪一問題的研究?
a)血液中存在的痕跡量的砷。
(b)金星的大氣成分。
(c)卡車內(nèi)燃機(jī)廢氣的性質(zhì)。
(a)乙醇中一圧鍵的報動頻率。
(e)HGl的鍵長。
(f)乙醇的純度。
8.解釋下列術(shù)語:生色團(tuán)報動模型，伸縮振動，呼吸模型。
9.說出由于化作用C的振動頻率將發(fā)生什么變化。
10.敘述測定分子結(jié)構(gòu)的任一種光方法(可以允許的方法包括紅外光法或質(zhì)譜測定法，但不包括衍射法):論述你所選用的方法的實際操作步驟，并對所得結(jié)果加以解釋，
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