XRD晶体结构分析 2

DNA结构发现者克里克和沃森
DNA双螺旋结构
Ziegler-Natta催化剂的发明
1953年，Ziegler和Natta借助X-射线晶体结构分析手段发明 了可实现α烯烃定向聚合的Ziegler-Natta催化剂，有力促进 了塑料、橡胶的工业化应用。获1962年诺贝尔化学奖。
Karl Waldemar Ziegler Giulio Natta 等规聚合物链结构模型
05
XRD晶体结构分析 2
年份 学科
得奖者
内容
1901 物理
伦琴Wilhelm Conral Rontgen
X射线的发现
1914 物理
劳埃Max von Laue
晶体的X射线衍射
1915 物理
亨利.布拉格Henry Bragg 劳伦斯.布拉格Lawrence Bragg.
晶体结构的X射线分析
1917 物理
用以表示晶面 空间方向
晶体外形对称性 的32种点群
晶体结构中的 平移重复规律
只有14种
简单整数。 至少同时属于
两个晶带。
推导出描述 晶体结构内部 对称的230个
空间群
1669
斯 丹 诺
丹 麦 学 者
1874
赫 羽 依
法 国 科 学
家
1805 ~1809
1818 ~1839
魏 斯
德 国 学
者
米 勒
德 国 学
XRD晶体结构分析 2
主要内容
1
晶体的概念
2
X-射线衍射基本原理
3 晶体结构测试解析及晶体学参数
4 晶体结构表达及常用软件简介
一、晶体的概念
XRD晶体结构分析 2
❖ 晶体是一种原子有规律地重复排列的固体物质
❖A crystal is a solid in which the constituent atoms, molecules, or ions are packed in a regularly ordered, repeating pattern extending in all three spatial dimensions.
二、X-射线衍射基本原理
X-射线的发现
1895年，德国物理学家伦琴在研究阴极射线过程中偶然发 现了X-射线，为物质结构研究打开了一扇大门，获得首届 诺贝尔物理学奖（1901年）。
Wilhelm Conrad Roentgen
透过X-射线的手像
X-射线衍射现象的发现
1912年，物理学家劳厄发现了晶体X-射线衍射现象，第一次 用X-射线实验证实了晶体结构的重复周期性，晶体结构的研 究从理论推导进入实际测量，获得诺贝尔物理学奖（1914 年）。
者
1830
赫 赛 尔
德 国 学 者
1855
布 拉 维
法 国 科 学
家
1885 ~1898
费 德
德 国 科
洛学
夫家
René Just
Christian
William
Nicolaus Steno
Haüy
Samuel Weiss Hallowes Miller
(1638-1686) (1743-1822) (1780-1856)
XRD晶体结构分析 2
面角守恒定律
同一物质的不 同晶体，其晶 面的大小、形 状、个数可能 不同，但其相 应的晶面间的 夹角不变。
提出晶胞学说 晶体对称定律
有理指数定律 晶带定律
空间格子学说
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大块晶体由晶 晶体只存在 创立了晶面符号 推倒描述
胞密堆砌而成 1、2、3、4、6 五种旋转对称轴
晶面指数都是 晶体上任一晶面
化学键的本质
1962 化学
肯德鲁John Charles Kendrew 帕鲁兹Max Ferdinand Perutz
蛋白质的结构测定
1962
生理医学
Francis Maurice
H.C.Crick、JAMES h.f.Wilkins
d.Watson、
脱氧核糖核酸DNA测定
1964 化学
Dorothy Crowfoot Hodgkin
Max von Laue
晶体的X-射线衍射图像
布拉格方程的提出
1913-1914年，英国物理学家Bragg父子利用X-射线成功测 定了NaCl晶体的结构并提出了Bragg方程，共同获得1915年 的诺贝尔物理学奖。
n2dsin
Bragg 父子
NaCl晶体及模型
DNA双螺旋结构的发现
1953年，英国科学家沃森等利用X-射线衍射技术成功揭示 了DNA分子具有双螺旋结构，获得了1962年诺贝尔医学奖。
青霉素、B12生物晶体测定
1985 化学
霍普特曼Herbert Hauptman 卡尔Jerome Karle
直接法解析结构
鲁斯卡E.Ruska
电子显微镜
1986 物理
宾尼希G.Binnig
扫描隧道显微镜
罗雷尔H.Rohrer
1994 物理
布罗克豪斯 B.N.Brockhouse 沙尔 C.G.Shull
❖Glass : NOT regularly ordered
XRD晶体结构分析 2
1912 年德国物理学家 Laue 第一次成功获得 NaCl 晶体的 X-射线衍射图案，使研究深入到晶体的内部，从本质上认识 了晶体的特征。
内部质点在三维空间呈 周期性排列是晶体结构最本 质的特征，是晶体具有各种 特性的根源。
(1801-1880)
Auguste Bravais (1811-1863)
晶体结构中的平移重复规律只有14种
XRD晶体结构分析 2
XRD晶体结构分析 2
XRD晶体结构分析 2
❖ 14种布拉维格子、230种空间群，全面、严谨地 描述了晶体内部结构质点排布的对称规律性。
❖ 在人类没有能力测试晶体结构的条件下，从数学 的角度对晶体结构的规律建立的数学模型。
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XRD晶体结构分析 2
XRD晶体结构分析 2
XRD晶体结构分析 2
晶体
多晶(玻璃)
非晶(液体)
长程有序 ＋
短程有序
长程无序 ＋
短程有序
长程无序 ＋
短程无序
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均一性
稳定性
各向异性
最小内能性
对称性
自限性（自范性）
晶体的根本特征：在于它内部结构的周期性
中子谱学 中子衍射
晶体的X-射线衍射发展简介
巴克拉Charles Glover Barkla
元素的特征X射线
1924 物理
卡尔.西格班Karl Manne Georg Siegbahn X射线光谱学
1937 物理
戴维森Clinton Joseph Davisson 汤姆孙George Paget Thomson
电子衍射
1954 化学
鲍林Linus Carl Panling