X射线衍射.ppt

粉末法适用范围广，但因为衍射点重叠多，衍射图难以 指标化，只有比较简单的化合物才可以由粉末衍射图推 出晶体结构。因而有很大局限性。
单一化合物的鉴别 单一化合物的粉末射线衍射谱的形成取决于两个主要因素: 组成分子的化学元素与分子在晶胞中的排列方式.
为标识粉末X射线衍射图谱,通常使用两个主要参数:
表示衍射线在空间分布的衍射角(θ)或晶面间距d与衍射线的强度 (I/I。) 对于给定的单一晶型化合物,其粉末X射线衍射图谱具有
衍射图峰的宽度与微结晶的大小有关，峰越宽意味着微结 晶越大，衍射线的高度（或面积）则决定于结晶领域。 因此比较两者的高度（或面积）就可以对结晶度进行度量.
采用广角 X-射线衍射对淀粉颗粒中介于结晶与非晶之间 的过渡区—亚微晶结构进行研究。
用广角 X-射线衍射对玉米、木薯及马铃薯淀粉颗粒微晶结构进行研究, 即： A曲线---原淀粉颗粒结构的非晶区； C1---是—种介于微晶和非晶之间的晶 粒线度小、晶形不完整的亚微晶结构，这种结晶结构在 X-射线衍射曲线中不 会表现出明显的 X-衍射的尖峰衍射峰，而是表现出类似于非晶的弥散衍射峰； C2 --典型的结晶结构区域，这部分结晶结构在常温下当水分含量增高时也会 受到一定程度的பைடு நூலகம்坏，但相对亚微晶结构来说，只是部分受到破坏。与亚微 晶结构一样，当水分含量降低时，被破坏的结晶结构也会重新恢复。
线衍射峰强度与ALM 或 BL 百 分含量之间的关系。
下图为脱脂乳粉在 20℃的不同水分活度下，保温相 同时间后所得到的 X- 衍射图谱，计算其中各种乳糖 的含量。 干燥乳粉中不含结 晶乳糖，均以无定 形乳糖形式存在。 当环境 αW ＜0.33 时，乳粉的 X- 衍 射图谱没有结晶乳 糖的特征峰，说明 乳粉中的乳糖没有 发生结晶，仍以无 定形乳糖形式存在。
在多晶粉末中，这种晶体被粉碎，则微晶粒有各种取向， 同族平面点阵在入射光照射下，其衍射线形成一个顶角为 4 θ的圆锥面。 晶体中许多不同指标的平面点阵族，相应地形成许多以入 射X-射线为中心轴、顶角为4 θ、 4 θ’、 4 θ〃…的一 系列圆锥形衍射线，由此得到粉末衍射图．
入射 X-光
2θ 2θ
3.3
X-射线衍射法在 化学中的应用
X射线衍射法
X射线照射到晶体上发生散射，其中衍射现象是X射线被晶 体散射的一种特殊表现。 晶体的基本特征是其微观结构（原子、分子或离子的排列） 具有周期性，当X射线被散射时，散射波中与入射波波长相 同的相干散射波，会互相干涉，在一些特定的方向上互相 加强，产生衍射线。晶体可能产生衍射的方向决定于晶体
微观结构的类型（晶胞类型）及其基本尺寸（晶面间距，
晶胞参数等）；而衍射强度决定于晶体中各组成原子的元 素种类及其分布排列的坐标。
晶体衍射方法是目前研究晶体结构最有力的方法。 根据研究对象的不同可以分为：单晶衍射法和多晶粉末法。
单晶衍射法：研究的对象是单晶体，此法可以精确给出晶胞参
数，还有晶体中成键原子的键长、键角等重要的结构化学数据。
衍射峰，而其他晶体在该方向不发衍射或峰很弱。
BL
图中 箭头表示特征峰。BL 在 2θ=10.4处有一特征峰， 纯ALM分别在衍射角2θ=
12.5,16.4处各有一特征峰。
利用纯 ALM 与 BL 的特征峰， 建立起这些峰面积与各晶体的 百分含量之间的关系，并经换
ALM
算处理得到被测样品的 X- 射
利用 Ｘ－ 射线衍射技术进行结晶学分析，这是一种可
对固体乳糖进行直接定量分析的独特方法。
CH OH 2 HO O OH OH
O
OH H, OH OH O CH OH 2
~
一般，每种晶体在 x- 射线衍射图谱上都可能出现几个
峰，但只有少数峰的强度较显著。要确定一种晶体的含 量，就需要在衍射图中确定该晶体在某衍射方向具有的
专属性和指纹性。
1.对于相同化合物的不同晶型,由于分子在空间的对称排列规律不 同,它们的衍射图谱存在明显差异；
2.对于不同的化合物,因其化学组成与对称性的不同而形成自身专
属的X射线衍射图谱. 国际上已经分别建成各类化合物(无机\有机化合物,矿物)的粉末X 射线衍射数据库(如最著名的美国国际衍射中心的PDF库),使用者 可按分子式、化合物名称、谱线的d与I/I。值进行化合物检索。
X-射线衍射在淀粉研究中的应用
其基本原理如下： 淀粉是由许多形状、大小不一的淀粉颗粒所组成，淀 粉颗粒不是分子的无规律集合体，而是在某些部分具有微小 结晶的微结晶结构。 当 X-射线照射淀粉试样时，其结晶部分的晶格面与 X-射线 在满足bragg条件的角度θ时，来自晶格面的衍射 X-射线发 生了相位重叠，强烈的衍射 X-射线出现在与照射X-射线成 ２θ角的方向，根据衍射线的位置（ ２θ ）（淀粉结晶物 质所固有），通过 bragg 公式 2 d sin k （其中 Ｋ为 反射的次数，一般设 Ｋ＝１）可求出结晶面间距 d 。 衍射线的位置和强度是各种结晶物质的特征参数.
玉 米 淀 粉
木薯淀粉
马铃薯淀粉 结果表明：淀粉多晶体系中存在着大量介于微晶和非晶 之间的亚微晶结构，任何淀粉多晶体系都可以看成是由 微晶、亚微晶和非晶中的一种或多种结构形成的。
Ｘ－ 射线衍射技术在 乳糖结晶分析中的应用
Ｘ－ 射线衍射技术是通过 Ｘ－ 射线与组成物质的粒
子的相互作用测定衍射波，由计算确定物质的结构，在食品 分析中主要用于确定晶体的结构。 由于乳糖在水溶液中的变旋作用会迅速影响体系中 α－ 乳 糖（ALM）与 β－ 乳糖（BL）的比例，所以，对固体乳糖 的晶体形式进行直接的定量分析非常重要。
当 αW=0.43时，X- 衍 射图谱中在衍射角 2θ=10.4 时出现一特 征峰，说明随着水分 活度的增加，乳粉中 的无定形乳糖开始向 结晶乳糖转变，这时 结晶乳糖 BL 为主要形 式，当然仍有些无定 形乳糖存在。与 ALM 相比，BL 乳糖可在较 低的水分活度下发生 结晶反应。
但对于难以得到单晶的化合物则用多晶衍射法。
多晶粉末法：粉末法研究的对象不是单晶体，而是许多取向随 机的小晶体的总和。此法可以用来确定晶体结构的点阵形式、 晶胞参数及简单结构的原子结构。
在单晶中，一族平面点阵的取向如果和入射X-光的夹角 θ满足BRAGG公式，则在衍射角方向上得到一个衍射点：
θ 入 射 X -光 θ