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Cristalografia de raios X

Autor: Leandro Alegsa

26-01-2021

A cristalografia por raios X é uma forma de ver a estrutura tridimensional de uma molécula. A nuvem de elétrons de um átomo dobra ligeiramente os raios X. Isto faz uma "imagem" da molécula que pode ser vista em uma tela. Ela pode ser usada tanto para moléculas orgânicas quanto inorgânicas. A amostra não é destruída no processo.

A técnica foi inventada conjuntamente por Sir William Bragg (1862-1942) e seu filho Sir Lawrence Bragg (1890-1971). Eles ganharam o Prêmio Nobel de Física em 1915. Lawrence Bragg é o mais jovem a ser nomeado ganhador do Prêmio Nobel. Ele foi Diretor do Laboratório Cavendish, Universidade de Cambridge, quando a descoberta da estrutura do DNA foi feita por James D. Watson , Francis Crick , Maurice Wilkins e Rosalind Franklin, em fevereiro de 1953.

O método mais antigo de cristalografia de raios X é a difração de raios X (DRX). Os raios X são disparados em um único cristal e a forma como são espalhados produz um padrão. Estes padrões são usados para trabalhar a disposição dos átomos no interior do cristal.

Um padrão de difração de raios X de uma enzima cristalizada. O padrão de manchas (reflexos) e a força relativa de cada mancha (intensidades) é usado para trabalhar a estrutura da enzima

Análise de raios X de cristais

Os cristais são conjuntos regulares de átomos, o que significa que os átomos se repetem repetidamente em todas as três dimensões. Os raios X são ondas de radiação eletromagnética. Quando os raios X encontram átomos, os elétrons nos átomos causam a dispersão dos raios X em todas as direções. Como os raios X são emitidos em todas as direções, um raio X que atinge um elétron produz ondas esféricas secundárias que emanam do elétron. O elétron é conhecido como o dispersor. Uma matriz regular de dispersores (aqui o padrão de repetição de átomos no cristal) produz uma matriz regular de ondas esféricas. Embora estas ondas se anulam mutuamente na maioria das direções, elas se somam em algumas direções específicas, determinadas pela lei de Bragg:

2 d pecado θ = n λ {\i1}displaystyle 2d\sin {\i1}theta =n=nlambda $2d\sin \theta =n\lambda$

Aqui d é o espaçamento entre os planos difratores, θ $\theta$ é o ângulo de incidência, n é qualquer inteiro, e λ é o comprimento de onda da viga. Estas direções específicas aparecem como pontos no padrão de difração chamados reflexos. Assim, a difração de raios X resulta de uma onda eletromagnética (o raio X) atingindo um conjunto regular de dispersores (a disposição repetitiva dos átomos dentro do cristal).

O feixe de entrada (do canto superior esquerdo) faz com que cada dispersor (por exemplo, o elétron) recarregue uma parte de sua energia como uma onda esférica. Se os átomos estiverem dispostos simetricamente com um d de separação, essas ondas esféricas somarão apenas onde sua diferença de comprimento de trajeto 2d sin θ equivale a um múltiplo do comprimento de onda λ. Nesse caso, um ponto de reflexão ocorre no padrão de difração

Análise de raios X de cristais

2 d pecado θ = n λ {\i1}displaystyle 2d\sin {\i1}theta =n=nlambda $2d\sin \theta =n\lambda$

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Perguntas e Respostas

P: O que é cristalografia de raios X?

R: A cristalografia de raios X é uma técnica usada para ver a estrutura tridimensional de uma molécula, que cria uma imagem em uma tela ao dobrar os raios X da nuvem eletrônica de um átomo.

P: A cristalografia de raios X pode ser usada para moléculas orgânicas e inorgânicas?

R: Sim, a cristalografia de raios X pode ser usada para estudar moléculas orgânicas e inorgânicas.

P: Quem são os inventores da cristalografia de raios X?

R: Sir William Bragg e seu filho Sir Lawrence Bragg inventaram juntos a cristalografia de raios X e ganharam o Prêmio Nobel de Física em 1915 por sua descoberta.

P: Qual é o método mais antigo de cristalografia de raios X?

R: O método mais antigo de cristalografia de raios X é a difração de raios X (XRD), em que os raios X são disparados em um único cristal para produzir um padrão que pode ser usado para determinar a disposição dos átomos dentro do cristal.

P: A amostra foi destruída durante o processo de cristalografia de raios X?

R: Não, a amostra não é destruída durante o processo de cristalografia de raios X.

P: Quem era o diretor do Cavendish Laboratory quando foi feita a descoberta da estrutura do DNA?

R: Sir Lawrence Bragg era o diretor do Cavendish Laboratory, da Universidade de Cambridge, quando a descoberta da estrutura do DNA foi feita por James D. Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins e Rosalind Franklin em fevereiro de 1953.

P: Quem é o mais jovem ganhador do Prêmio Nobel de Física?

R: Sir Lawrence Bragg é o mais jovem ganhador do Prêmio Nobel de Física, tendo recebido o prêmio em 1915 por sua descoberta conjunta da cristalografia de raios X com seu pai, Sir William Bragg.