Cristal·lografia de raigs X

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
La cristal·lografia de raigs X pot localitzar cada àtom en una zeolita, la qual és un aluminosilicat amb moltes aplicacions importants com la purificació de l'aigua.

La cristal·lografia de raigs X és un mètode per determinar la disposició dels àtoms dins un cristall, en aquest mètode un feix de raigs X colpeja el cristall i causa que el feix de llum s'estengui en moltes direccions específiques. Dels angles i la intensitat d'aquest feixos difractats, un cristal·lògraf pot produir una imatge tridimensional de la densitat dels electrons dins el cristall. D'aquesta densitat d'electrons, es pot determinar les posicions mitjanes dels àtoms en el cristall i també els seus enllaços químics, el seu desordre i altres informacions.

Com que molts materials poden formar cristalls—com les sals, metalls, minerals, semiconductors, com també diveros materials inorgànics, orgànics i molècules biològiques—la cristal·lografia de raigs X ha estat fonamental en els desenvolupament de molts camps científics. En les seves priemres èpoques d'usar-se aquest mètode ha determinat la mida dels àtoms, la llargada i tipus dels enllaços químics, i les diferències a escala atòmica aentre diversos materials, especialment minerals i aliatgess. Aquest mètode també ha revelat l'estructura i funció de moltes molècules biològiques, incloent les vitamines, drogues, proteïnes i àcids nucleics com l'ADN. També serveix per conéixer l'estructura atòmica dels nous materials. També en electrònica i enginyeria (deformació dels materials) es fa servir.

En el mesurament per difracció dels raigs X, es munta un cristall en un goniòmetre i gradualment se'l fa rotar mentre és bombardejat amb raigs X, que produeix un patró de difracció de zones regularment espaiades conegudes com a reflecccions. Les dues imatges bidimensionals preses a rotacions diferents es converteixen en un model tridimensional de la densiotat d'electrons dins el cristall fen servir el model matemàtic de les transformacions de Fourier, combinat amb les dades químiques conegudes de la mostra. Hi pot haver una resolució pobra (fuzziness) o fins i tot errors si el cristall és massa petit, o no uiforme internament.

Si el material que s'investiga només és disponible en forma de pols de nannocristalls o té una pobra cristal·linitat, es poden fer servir els mètodes de la cristal·lografia d'electrons per determinar-ne l'estructura atòmica.

Història[modifica | modifica el codi]

Diagrama d’un empaquetament quadrat (Figura A, a dalt) i hexagonal (Figura B, a sota) de l’obra de Kepler, Strena seu de Nive Sexangula.

Fins al segle XVII no es van començar a investigar científicament l'estructura dels cristalls. Johannes Kepler va plantejar la hipòtesi en la seva obra Strena seu de Nive Sexangula (1611) que la simetria hexagonal dels cristalls dels flocs de neu era deguda a un empaquetametn regular de les esfèriques partícules d'aigua.[1]

Com mostra la cristal·lografia de raigs X, la simetria hexagonal dels flocs de nenu resulta de la disposició tetrahèdrica dels enllaços d'hidrogen sobre cada molècula d'aigua.

Els raigs X varen ser descoberts per Wilhelm Conrad Röntgen l'any 1895, just quan havien acabat els estudis de la simetria dels cristalls.

Difracció de raigs X[modifica | modifica el codi]

Article principal: Difracció de raigs X
El feix d'entrada (que prové de la part superior esquerra) correctament orientat és deflectat en un angle de 2θ, produint una zona de reflexió en el patró de difracció.

Els àtoms dels cristalls dispersen ones de raigs X, principalment a través dels electrons dels àtoms. Els raigs X que colpegen un lectró produeixen ones esfèriques circulars secundàries que emanen dels electrons. Aquest fenomen es coneix com dispersió elàstica, i l'electró es coneix com dispersor (scatterer).

Cristal·lografia de macromolècules[modifica | modifica el codi]

Les estructures dels cristalls de les proteïnes es van començar a resoldre a la dècada de 1950 començant amb la mioglobina de l'esperma de la balena per part de Max Perutz i de Sir John Cowdery Kendrew, .[2] Després s'han determinat milers d'estructures dels cristalls de molècules biològiques.[3] Tanmateix la membrana intrínseca de les proteïnes segueix sent un repte per cristal·litzar-la perquè requereixen detergents per solubilitzar-les i això interfereixen amb la cristal·lització.[4][5]


Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Kepler J. Strena seu de Nive Sexangula. Frankfurt: G. Tampach, 1611. ISBN 3321000210. 
  2. Kendrew J. C.; Bodo, G.; Dintzis, H. M.; Parrish, R. G.; Wyckoff, H.. «A Three-Dimensional Model of the Myoglobin Molecule Obtained by X-Ray Analysis». Nature, 181, 4610, 1958-03-08, pàg. 662–6. Bibcode: 1958Natur.181..662K. DOI: 10.1038/181662a0. PMID: 13517261.
  3. «Table of entries in the PDB, arranged by experimental method».
  4. Lundstrom K. «Structural genomics for membrane proteins». Cell. Mol. Life Sci., 63, 22, 2006, pàg. 2597–607. DOI: 10.1007/s00018-006-6252-y. PMID: 17013556.
  5. Lundstrom K. «Structural genomics on membrane proteins: mini review». Comb. Chem. High Throughput Screen., 7, 5, 2004, pàg. 431–9. PMID: 15320710.

Bibliografia[modifica | modifica el codi]

  • Theo Hahn. International Tables for Crystallography. Volume A, Space-group Symmetry. 5a ed.. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, for the International Union of Crystallography, 2002. ISBN 0792365909. 
  • Michael G. Rossmann and Eddy Arnold. International Tables for Crystallography. Volume F, Crystallography of biological molecules. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, for the International Union of Crystallography, 2001. ISBN 0792368576. 
  • Theo Hahn. International Tables for Crystallography. Brief Teaching Edition of Volume A, Space-group Symmetry. 4a ed.. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, for the International Union of Crystallography, 1996. ISBN 0792342526. 


Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Cristal·lografia de raigs X Modifica l'enllaç a Wikidata
Wikibooks A Wikibooks en anglès, hi ha llibres de contingut lliure i altres textos relatius a Cristal·lografia de raigs X


Bases de dades principals[modifica | modifica el codi]