Difração de Raios X em Mineralogia

A difração de raios X é o método primário para identificar minerais e determinar suas estruturas cristalinas a partir dos ângulos e intensidades dos raios X espalhados.

Definition

A aplicação de técnicas de difração de raios X para identificar minerais, medir as dimensões de suas células unitárias e determinar o arranjo tridimensional de seus átomos.

Scope

Este tópico abrange a física do espalhamento de raios X por planos de rede, a lei de Bragg, a distinção entre métodos de monocristal e de pó, o uso de espaçamentos-d e bases de dados de referência para identificação de fases, refinamento da célula unitária e análise especializada de minerais argilosos. É a ponte entre a teoria cristalográfica e a caracterização mineral prática.

Core questions

• Como a lei de Bragg relaciona o ângulo de difração ao espaçamento interplanar?
• Como um mineral é identificado a partir de seu padrão de difração de pó?
• Qual é a diferença entre a análise de difração de monocristal e de pó?
• Como os minerais argilosos expansíveis são distinguidos por glicolação e aquecimento?

Key theories

Lei de Bragg

Os máximos de difração ocorrem quando nlambda é igual a 2d sin(theta), de modo que a medição dos ângulos dos raios X espalhados fornece os espaçamentos interplanares que caracterizam um mineral e restringem sua célula unitária.

Impressão digital por difração de pó

Cada mineral cristalino produz um conjunto característico de espaçamentos-d e intensidades relativas; a correspondência de um padrão medido com bases de dados de referência fornece identificação de fase inequívoca, mesmo em misturas de granulação fina.

Clinical relevance

A difração de raios X é indispensável para identificar minerais de granulação fina ou intercrescidos, caracterizar argilas e fases de minério, quantificar proporções minerais em rochas e é uma ferramenta analítica rotineira em geologia, ciência do solo e indústrias de materiais.

History

A descoberta de Von Laue em 1912 de que os cristais difratam raios X, seguida imediatamente pela formulação da lei de reflexão pelos Braggs e determinação de estruturas simples, fundou a mineralogia estrutural. O método do pó desenvolvido por Debye, Scherrer e Hull em 1916-1917 tornou possível a identificação mineral rotineira.

Key figures

• William Lawrence Bragg
• William Henry Bragg
• Max von Laue
• Peter Debye

Seminal works

• bragg1913
• klein2007
• cullity2001

Frequently asked questions

O que é um espaçamento-d?

A distância perpendicular entre planos paralelos adjacentes de átomos em um cristal; cada conjunto de planos produz um pico de difração cuja posição depende desse espaçamento através da lei de Bragg.

A difração de raios X pode identificar materiais amorfos?

Não diretamente, porque a difração depende de uma ordem periódica de longo alcance; fases amorfas, como vidro vulcânico, produzem apenas protuberâncias amplas em vez de picos nítidos.