Difração de Raios-X

HISTÓRICO• Final Séc. XIX

– Produção de raios catódicos em tubos de descargas fechados;– Para certos cristais, quando era incidido o raio, apareciam umas

luzes visíveis emitidas e foi chamado de fluorescência. – Wilhelm C. Röntgen - Descoberta dos Raios-X– Aplicação imediata em hospitais – radiografias e posteriormente

na indústria.

• 1912– Max von Laue e Paul Ewald- análise teórica da propagação da

luz através de um cristal.

HISTÓRICO• 1912– Passou-se um feixe delgado de raios-X através de uma

placa de clivagem de esfarelita (ZnS), fazendo o feixe incidir sobre uma chapa fotográfica.

• 1914

– Willian Henry Bragg e Willian Lawrence Bragg – Determinação da Halita (NaCl).

– Determinação de diversos outros compostos;– Generalização matemática.

INTRODUÇÃO• Raios-X são radiações eletromagnéticas, assim como

a luz visível, de comprimento de onda λ variando no intervalo de 10-2 Å a 102 Å (1 Å=10-8 cm).

INTRODUÇÃO• Características das ondas eletromagnéticas:

– Propagação em linhas retas;– V = 300.000 m/s (vácuo)– Reflexão e refração de acordo com a lei de Snell;– Difração em bordas;– Aberturas ou redes;– Relação entre energia e o comprimento de onda:

E = hv = hc/λ

E = energiav = frequenciac = velocidade de propagaçãoλ = comprimento de ondah = constante de Planck

PRODUÇÃO DE RAIOS-X• Os raios-X são produzidos quando:

– Qualquer partícula carregada eletricamente e com uma energia cinética suficiente é rapidamente desacelerada (radiação de frenamento);

– Um elétron, em um átomo excitado ou em um íon relaxa, isto é, realiza um salto quântico para um orbital de menor energia, sendo a diferença energética emitida como radiação.

PRODUÇÃO DE RAIOS-X• Tubo de produção de raios-X

– As características dos raios-X gerados dependem do metal do alvo e da voltagem aplicada.

Espectro característico produzido por um tubo de raios-X.

o Molibdenio = 0,709 Ǻ

o Cobalto = 1,7889 Ǻ

PRODUÇÃO DE RAIOS-X• Tubo de produção de raios-X

LEI DE BRAGG• LEI DE BRAGG

nλ=2d senθ

• λ = comprimento de onda dos raios-X incidentes

• d = espaçamento interplanar• θ = ângulo de difração• n = múltiplo inteiro do

comprimento de onda

MÉTODOS DE ANÁLISE

• Método de Laue• Método de Rotação• Método do Pó– A amostra é pulverizada até uma granulometria

preferencialmente com tamanhos de partícula entre 5µm e 20µm;

– Uma massa deste pó, entre 1,0g e 2,0g, é compactada em um leito com cerca de 1,0mm de espessura;

– Esta preparação é submetida ao feixe de raios-X, podendo ser efetuado através dos equipamentos descritos abaixo.

EQUIPAMENTOS1) Câmara Debye-Scherrer

– Dispositivo cilíndrico;– Amostra em pó é acondicionada em um capilar posicionado no

centro da câmara sobre o qual é focalizado um fino feixe de raios X;– Cones de difração de raios X são gerados;– Parcela destes sensibiliza um filme fotográfico;– Possibilita a coleta de raios X desde praticamente 0º até 180º em

termos de 2θ.

EQUIPAMENTOS2) Difratômetro de RAIOS-X

– Geometria parafocal Bragg-Brentano; – Arranjo geométrico básico constituido de um goniômetro

horizontal (θ-2θ) ou vertical (θ-2θ ou θ-θ);

EQUIPAMENTOS2) Difratômetro de RAIOS-X

ANÁLISE QUALITATIVA – Identificação Mineralógica

• Distâncias Interplanares (“d”) • Intensidades difratadas (rel. a 100%)

• Função do ângulo 2θ (2º a 110º)• Pico Principal = 100%

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• Informações:• Nome, fórmula química, composição química, sistema

cristalográfico e densidade da fase cristalina;• Valores dos d's das famílias de planos cristalográficos com

suas respectivas intensidades relativas;

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