Esame a raggi X dei cristalli

Esame a raggi X dei cristalli.

Il modo più sicuro e accurato per identificare e identificare i minerali, soprattutto la loro struttura interna, è l'uso di metodi a raggi X., cioè. consistente nel far passare i raggi X attraverso il cristallo testato. Questi raggi sono stati scoperti da v 1895 r. W. Roentgen, che ha dato loro il nome raggi X.. In alcuni paesi, soprattutto anglosassone, questo nome è ancora usato oggi, in altri viene utilizzato il termine raggi X o raggi X.. Raggi X invisibili, proprio come la radiazione ottica, cioè la luce, è radiazione elettromagnetica. Si differenzia dalla luce visibile di meno 1000 volte la lunghezza d'onda, e quindi con maggiore perspicacia, perché può passare attraverso spessi strati di corpi opachi alla luce. Quando attraversano la materia, i raggi X vengono assorbiti e dispersi e provocano vari tipi di fenomeni, per esempio.. oscuramento della pellicola fotografica, che viene utilizzato per registrare i risultati del test con questi raggi.

Per la produzione di raggi X vengono utilizzati dispositivi costantemente migliorati e tecnicamente perfetti. I loro componenti essenziali sono il tubo a raggi X e il generatore di alta tensione. I raggi X sono generati dal bombardamento dell'anodo del tubo a raggi X con elettroni inviati dal catodo. Il catodo è una spirale incandescente che è la fonte di elettroni. L'anodo è fatto di tali metalli, come il tungsteno, rame, cobalto, ferro o cromo. Sotto l'influenza del bombardamento con proiettili di elettroni ad alta velocità impartiti loro dall'alta tensione, l'anodo stesso diventa una fonte di nuove radiazioni: i raggi X..

W 1912 r. Il fisico tedesco M.. Laue ha dichiarato, che poiché i cristalli hanno una struttura a rete, e i raggi X sono onde elettromagnetiche di lunghezza simile alla distanza tra gli atomi nel reticolo cristallino, quando passano attraverso il cristallo, queste onde dovrebbero essere piegate sugli atomi del suo reticolo. La validità di questo punto di vista è stata dimostrata sperimentalmente da Laue e dai suoi studenti. Hanno passato un raggio di raggi X attraverso un cristallo e hanno ottenuto un'immagine su una lastra fotografica posta all'esterno di esso, chiamata immagine a raggi X., testimoniando la deviazione del fascio di raggi. Questo esperimento ha confermato la struttura reticolare del cristallo e la natura elettromagnetica dei raggi X.. La radiografia dei minerali ha permesso uno studio diretto della loro struttura interna.

Cristalli di raggi X ottenuti con il metodo Laue: un diamante, b - rubinu, c - crisoberillo, d - quarzo, e - berillio
Raggi X al quarzo (cristallo di rocca) ottenuto con il metodo del cristallo rotante. Raggi X ottenuti con il metodo della polvere.

Il centro dell'immagine radiografica è occupato da una macchia proveniente da raggi inflessibili. I punti più piccoli sono raggruppati attorno ad esso, essendo tracce di raggi di flessione sugli atomi che compongono il reticolo. La disposizione di questi punti è strettamente correlata alla simmetria del cristallo sovraesposto. Questo fenomeno si verifica più chiaramente, quando i raggi X vengono trasmessi nella direzione dell'asse di simmetria cristallografica - sulla base del sistema di punti, la sua molteplicità può essere riconosciuta.

Gli esami a raggi X dei minerali possono essere eseguiti con vari metodi. A seconda del metodo utilizzato, si ottengono diverse immagini a raggi X.. I metodi sono tra i più importanti: Lauego, cristallo rotante e verniciatura a polvere.

Nel metodo Cast, un singolo cristallo è fissato in posizione (cristallo singolo) è sottoposto a raggi X da un raggio di raggi X.. Nel reticolo cristallino, i raggi del raggio primario sono piegati in determinate direzioni. I fasci di raggi diffratti vengono registrati su una pellicola a raggi X., perpendicolare alla direzione del raggio principale. Il modello di raggi X ottenuto informa sulla simmetria del cristallo nella direzione, in cui il cristallo è stato esposto al fascio primario.

Nel metodo del cristallo rotante, il cristallo di prova viene ruotato attorno a un asse perpendicolare al fascio di raggi X.. Sull'immagine radiografica ottenuta, l'annerimento dell'emulsione causato dai fasci di raggi diffratti è disposto lungo lo strato. Realizzando tre immagini a raggi X in tre direzioni cristallografiche, è possibile determinare le costanti reticolari a dalla spaziatura tra i contorni., b, c.

Il metodo della polvere consiste nella radiografia di particelle molto fini, granelli di minerale in polvere disposti in modo casuale. Il modello di polvere a raggi X offre una panoramica dei fasci diffratti dal reticolo cristallino successivamente ad angoli crescenti. Il metodo in polvere consente molti diversi studi sui minerali, m.in. la loro identificazione e determinazione delle costanti di rete.

Dalla scoperta della possibilità di utilizzare i raggi X per studiare la struttura interna, la cristallografia è progredita enormemente. Gli esami radiografici hanno permesso di collegare la struttura interna dei cristalli con le loro proprietà fisiche e composizione chimica. Hanno anche confermato le prime teorie sul reticolo e sui tipi di simmetria spaziale nella distribuzione degli atomi. Ciò ha permesso di stabilire il minerale esatto in molti gruppi, la corretta distribuzione degli ioni (cationi e anioni) trattenuto da forze elettrostatiche legate alla valenza chimica. Grazie a questa ricerca è stato possibile stabilire formule chimiche più precise di molti composti complessi, che a sua volta ha permesso di effettuare una classificazione razionale dei minerali. Ciò è particolarmente vero per i silicati, essendo il gruppo più abbondante di minerali.

Conferma mediante metodi a raggi X della teoria della rete; la costruzione dei cristalli è diventata la base della moderna analisi a raggi X della loro struttura. I risultati in questo campo sono diventati la base di un nuovo ramo della scienza - cristallochimica - interessante; è la relazione tra la struttura dei minerali e la loro composizione chimica.

L'uso di metodi a raggi X consente l'identificazione delle pietre preziose, quando altri metodi falliscono, e l'analisi chimica non può essere utilizzata per ragioni comprensibili. Questi metodi vengono utilizzati in particolare per distinguere tra pietre naturali e sintetiche, che sono sempre più perfetti e diventano un serio concorrente delle pietre naturali. Il diamante può essere facilmente distinto con metodi a raggi X da varie imitazioni, il cui numero è aumentato di recente (pietre sintetiche).