por Dr. Tiago Conti
No post de hoje vamos falar um pouco sobre uma das técnicas
de caracterização de materiais mais utilizadas para identificação de compostos
cristalinos no mundo, a difração de raios-x.
Para falar sobre a difração de raios-X, vamos primeiro falar
acerca dos raios-X em si. Esses foram descobertos pelo físico alemão Wilhelm
Konrad Röentgen (1845-1923), no final de 1895. Na noite de 8 de novembro desse
mesmo ano, esse cientista trabalhava com raios catódicos, que anteriormente
haviam sido descobertos por Crookes. Em um dado momento, Röentgen percebeu que
uma folha de papel tratada com platinocianeto de bário emitia luz – e até mesmo
o lado que não estava revestido com o platinocianeto também brilhava.
Esse fato ocorreu mesmo com a ampola de Crookes estando
coberta por uma cartolina negra. Ao investigar mais a fundo, para entender a
origem dessa luminosidade, Röentgen colocou vários objetos entre a ampola e a
tela e observou que todos pareciam ficar transparentes – e qual não foi sua
surpresa quando viu os próprios ossos da mão na tela.
Os raios X são um tipo de radiação de alta energia, com
capacidade de penetrar em organismos vivos e atravessar tecidos de menor
densidade. Ele é absorvido pelas partes mais densas do corpo, como os ossos e
os dentes. Em razão dessa característica, o principal uso dos raios X é em
radiografias para diagnóstico médico.
Entretanto, quando esses raios são emitidos em certa
condições em materiais cristalinos podemos observar algo chamado de difração de
raios-X, o qual é característico para cada estrutura e material.
Assim, a difração de raios-X baseia-se na interação de um
feixe de raios X monocromático com uma amostra cristalina. Desta forma, essa
interação da radiação com os átomos do retículo cristalino pode se dar sob a
forma de difração. A radiação difratada pode sofrer interferência destrutiva ou
construtiva, de acordo com a disposição atômica na amostra, obtendo-se assim
informações quanto à sua estrutura cristalina. As ondas construtivas são as que
contribuem para obtenção das características do material utilizado, e a Lei de
Bragg descreve a equação dessa interação.
Logo, comparando o resultado de um padrão de difração com
algum outro já conhecido pode-se identificar a estrutura cristalina e o
material em questão.
A figura abaixo ilustra um padrão de difração, sendo que a
largura dos picos da difração dá indícios do tamanho dos domínios cristalinos.
Neste caso, esse é o padrão de uma nanopartícula de dióxido de titânio (conheça
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Difração de Raios-X.
Não obstante, a identificação de um material desconhecido
envolve o uso de um conjunto de técnicas de caracterização e de análise.
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