X射线结晶学

确定分子立体结构的方法

X光结晶学是确定分子立体结构的方法最常见的确定分子立体结构的方法来自X光结晶学。X光绕射由冯劳厄（M. von Laue）于一九一二年发现，他因此获得一九一四年诺贝尔物理奖。利用X光绕射确定结晶体结构的是亨利‧布拉格（W. H. Bragg）爵士以及他的儿子劳伦斯‧布拉格（L. W. Bragg）爵士，他们共同获得一九一五年诺贝尔物理奖。一九三六年，正在柏林的德拜（P.J. W. Dedye）是第一个因运用x光绕射而获得诺贝尔化学奖的科学家。

简介

德拜研究的不是晶体，而是绕射图不明显的气体。他还利用电子绕射及测量偶极距得到结构讯息。偶-极距存在于正负电荷分布不均的分子中，也就是所谓的极性分子。

产生和发展

利用晶体的X射线衍射效应研究晶体的结构及其有关问题的学科。它的奠基人是德国物理学家M.T.F.von劳厄。1912年他以胆矾为试样﹐首次成功地完成了晶体对X射线衍射的实验﹐并推导出了晶体作为三维光栅的衍射方程﹐即劳厄方程。他的这一成就不仅解决了X射线本质是什么的问题﹐而且开创了X射线结晶学这一新领域。1913年﹐英国学者W.L.布喇格提出﹐晶体对X射线的衍射在形式上可视为晶体中原子面对X射线的反射﹐并用其父W.H.布喇格发明的电离室从实验上证实了这一观点的正确性﹐导出了X射线反射存在条件的方程﹐即著名的布喇格公式。1914年﹐布喇格父子率先测定出了NaCl﹑KCl﹑金刚石等晶体的结构。

原理和应用

晶体X射线衍射的方向取决于晶体结构的对称性及其单位晶胞的大小﹔衍射的强度则与单位晶胞中质点的种类及其位置相关。衍射方向和强度这两方面的数据是X射线结晶学研究中的原始依据﹐获得这些数据的实验手段有3种基本方法﹐即劳厄法﹑旋转法和粉晶法。其他如回摆法﹑魏森堡法﹑旋进法等都是由旋转法演化出来的方法。对于衍射线的记录早期大多采用照相技术。由电离室发展而来的衍射仪技术受到重视。到80年代﹐粉晶X射线衍射仪的使用已相当普遍﹐用于结构分析的单晶四圆 X射线衍射仪也开始逐步取代照相方法。特别是计算机技术在晶体X射线衍射研究中的广泛应用﹐使得从衍射数据的自动收集和处理﹑运算﹐一直到结果的显示﹐已可全部由计算机来完成。实验技术的改进也促进了有关理论的深入发展﹐并不断地扩大它们的应用范围。与晶体结构分析一起﹐晶体物相的鉴定﹑晶粒度大小和结晶度的测定﹑晶格缺陷和多晶物质结构的研究等都是 X射线结晶学内容的组成部分。它们广泛地涉及到物质﹑化学﹑地质﹑生物﹑化工﹑冶金﹑建材﹑陶瓷﹑医药等学科领域的课题。

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