Difraccion de rayos x

Difracción con Rayos X

Hurgando en la estructura de las moléculas

En el ICMA se utilizan métodos de Difracción con Rayos X para conocer la estructura de la materia

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Algo de Historia…
RAyos X
Hace algo más de un siglo, en 1895 W. K. Röntgen, científico alemán, descubrió una radiación, desconocida hasta entonces y que denominó rayos X, capaz de penetrar en loscuerpos opacos. Las aplicaciones de los rayos X en el campo de la Medicina son de todos conocidas, radiografías, tomografías, etc., pero su uso también se ha extendido a otras áreas como la detección de microfracturas en metales o en el análisis de obras de arte.

¿Qué es la difracción de Rayos X?
La difracción es un fenómeno característico de las ondas, que consiste en la dispersión de las ondascuando se interaccionan con un objeto ordenado. Ocurre en todo tipo de Los ondas, desde las sonoras, hasta las rayos X tienen ondas electromagnéticas como la longitudes de onda luz, y también los rayos X. similares a las distancias interatómicas en los materiales cristalinos, por lo que podemos utilizar la difracción de rayos X como método para explorar la naturaleza de la estructura molecular.Esta técnica permitió descubrir la estructura de la doble hélice del ADN en 1953 y actualmente se utiliza para determinar la estructura de las proteínas.

Fotografía de una pintura y su radiografía mostrando dos pinturas superpuestas en el mismo lienzo

El descubrimiento de los rayos X, y su aplicación al estudio de materiales, revolucionó a lo largo de los años los campos de la Física, laQuímica y la Biología. Los rayos X son radiaciones electromagnéticas, como lo es la luz visible, y lo único que los distingue de las demás radiaciones es su longitud de onda, del orden de 10-10 metros, que equivale a un Ángstrom.

Conjunto de objetos y sus correspondientes diagramas de dispersión / difracción: (a) una molécula, (b) una repetición en línea de puntos,(c) una repetición en línea demoléculas, (d) una red puntual, y por fin (e) una red bidimensional de moléculas.

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Hurgando en la estructura de la materia
Al igual que el médico puede observar nuestros huesos irradiándonos con rayos X, los cristalógrafos, empleando también este tipo de radiación, somos capaces de determinar cómo se enlazan los átomos y la fortaleza de los distintos enlaces; en síntesis, laestructura molecular de cualquier compuesto. La difracción de rayos X es el único método que permite, tras un procedimiento generalmente largo y complicado, determinar de modo exacto la estructura molecular de cualquier producto, ya sea un fármaco, un compuesto inorgánico, un mineral, un proteína o incluso un virus.
Diagrama de empaquetamiento de un compuesto molecular de Oro (amarillo)

Estructuracristalina de un material orgánico

Todas las propiedades físicas y químicas de cualquier sustancia dependen de cómo se encuentran organizadas las unidades de menor tamaño, –átomos y moléculas—, que identifican un determinado material. El conocimiento preciso de la situación relativa de los átomos y de la fortaleza de las interacciones o enlaces entre ellos permite entender las propiedades físicas,—color, conductividad eléctrica, propiedades magnéticas—, y químicas de las sustancias. En algunos casos también nos permiten planear la modificación de estas propiedades, hacer que un plástico sea más resistente, o el catalizador de un motor de combustión más eficaz, etc.

El proceso experimental para la determinación de la estructura molecular de un compuesto comienza con la preparación de uncristal, una forma ordenada a nivel microscópico de dicha sustancia, el azúcar o la sal son ejemplos de nuestro entorno cotidiano de estructuras cristalinas. Un experimento de difracción consiste en la irradiación con rayos X de estos pequeños cristales, que actúan dispersándolos sólo en unas direcciones determinadas, con intensidades que dependen de cómo se ordenan los átomos a nivel...