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Organic Chemistry
Wachsende Kristalle für Röntgenbeugungsanalyse
 

Wachsende Kristalle für Röntgenbeugungsanalyse

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Ein einzigen Kristall ist für die Bestimmung der Struktur erforderlich. Die Qualität des Kristalls beeinflusst stark die Qualität und Genauigkeit der Strukturaufklärung.

Ein einzigen Kristall ist eine solide, in der die Molekül-Anordnung wiederholt sich in allen drei Dimensionen. Die räumliche Anordnung der Atome innerhalb der kristallinen Festkörpers kann durch Röntgen-Kristallographie bestimmt werden. Bei dieser Technik wird eine reine kristalline Probe durch einen Balken von Röntgenstrahlen umhüllt. Der Kristall bricht die Röntgenstrahlen in ein unverwechselbares Muster im Zusammenhang mit den Kristallen Struktur und molekulare Zusammensetzung. Wenn ein Kristall zu schnell gebildet wird, die Moleküle können ungeordnet, Verunreinigungen des Kristalls eingearbeitet werden können, oder zwei oder mehr geschmolzene Kristalle können anstelle von einem einzigen Kristall bilden. Daher sind spezielle Methoden mit Schwerpunkt auf langsames Wachstum erforderlich, um Kristalle von ausreichender Qualität für Röntgen-Kristallographie zu produzieren.

Dieses Video wird veranschaulichen die gewünschten Eigenschaften des x-ray Qualität Kristalle, führen Sie ein wachsen zu lassen und stellen ein paar Anwendungen dieser Technik in der Chemie.

Elektronen streuen Röntgenstrahlen durch das Aussenden eines kugelförmigen Röntgen Welle getroffen. Wenn die Atome in einer geordneten Anordnung sind, produziert konstruktiver Interferenz zwischen den Wellen ein charakteristisches Beugungsmuster auf einer Röntgen-Detektor. Der Kristall wird innerhalb der Strahl Beugungsmuster aus verschiedenen Blickwinkeln zu sammeln gedreht. Mit ausreichend Beugungsmuster kann die molekulare Struktur abgeleitet werden.

X-ray-Qualität Kristalle in der Regel symmetrischen Formen und haben glatte, Licht reflektierenden Flächen. Unter dem Mikroskop Polarizing betrachtet, werden sie transparent sein, aber die meisten sollten dunkel bei 90 ° gedreht werden. Dies bedeutet hoch geordneten Struktur. Um diese Kristalle wachsen, wird flüssig-flüssig-Verbreitung häufig verwendet. Dies beschäftigt zwei mischbaren Lösemittel: ein Low-Density Lösungsmittel oder Fällungsmittel, in dem die Masse umkristallisiert werden unlöslich ist; und einem High-Density-Lösungsmittel, in dem die Verbindung löslich ist. In der Regel ist das Volumenverhältnis von Fällungsmittel, Lösungsmittel 2:1.

Die Low-Density Fällungsmittel wird auf eine konzentrierte Lösung der Verbindung in der High-Density Lösungsmittel geschichtet. Im Laufe der Zeit wird die Verbindung weniger löslich als das Fällungsmittel vermischt sich mit der Lösung. Eine kleinere Lösungsmittel Oberfläche führt zu einer langsameren Rate der Diffusion, so nachgiebig größer, reineren Kristalle. Nun, Sie die Prinzipien der wachsenden Röntgen Qualität Kristalle verstehen, gehen Sie wir durch ein Verfahren für den Anbau von ihnen durch flüssig-flüssig-Diffusion.

Um zu beginnen, erhalten Sie die notwendige Ausrüstung, die in dem Text Protokoll gefunden. Erwerben Sie ein Lösungsmittel für die Verbindung und eine geringere Dichte Fällungsmittel.

Um eine Pipette Filter vorzubereiten, legen Sie ein kleines Stück Windex in den oberen Teil einer Glaspipette und drücken Sie vorsichtig das Papier bis zum Ende der Pipette Körper mit einem Stab oder der Stamm einen anderen Pipette, ohne dabei das Papier zu durchbohren. Bereiten Sie zwei Pipette Filter. Platz eins in der NMR-Röhrchen. Falls erforderlich, sichern Sie die Assembly mit einem Labor-Klemme und Ring-Stand. Lösen Sie etwa 10 mg der Verbindung, in 0,75 mL Lösungsmittel umkristallisiert werden.

Fügen Sie nun vorsichtig die Beispiellösung in der Pipette-Filter. Befestigen Sie eine Glühbirne nach oben und drücken Sie langsam, um die Lösung in der NMR-Röhrchen, feste Verunreinigungen zu entfernen übergehen. Lassen Sie sich nicht die Birne, erneut zu erweitern, während es angeschlossen ist, wie das Saugen wird das Filterpapier zu verdrängen.

Als nächstes entfernen Sie den Filter verwendete Pipette und legen Sie den zweiten Filter in der NMR-Röhrchen. Pipette ca. 1,5 mL Fällungsmittel in die Röhre. Lassen Sie das Lösungsmittel durch die Schwerkraft durch den Filter passieren. Von nun an achten Sie darauf, nicht um den Filter bei jedem Manipulationen zu stören. Sobald alle das Fällungsmittel wurde gefiltert in die Röhre, entfernen Sie den Filter und Röhrchen Sie die. Legen Sie es in einem Schrank oder anderen leicht aufgegebenen Ort wo es nicht geschüttelt werden.

Überprüfen Sie nach mindestens einen Tag die Rohre für Kristallwachstum. Wenn keine Kristalle vorhanden sind oder die Kristalle sehr klein sind, lassen Sie das Probenröhrchen ungestört. Wenn Kristalle sichtbar sind, überprüfen Sie ihre Größe und Form ohne Lösungsmittel Schichten zu stören.

Wenn die Kristalle groß, gut definierten sind und nicht zusammen gruppiert sind, überprüfen Sie die Kristalle unter dem Mikroskop, ihr Potenzial zu x-ray Qualität zu überprüfen. Entfernen Sie die Kristalle nicht aus der Tube, bis das Diffraktometer den Scan beginnen kann. Wenn Lösungsmittel Moleküle in die Kristallstruktur eingebaut sind, wird den Kristall ermöglicht den Kristall zum Trocknen beeinträchtigt werden. Mit Röntgen-Kristallographie, ergab die Molekularstruktur dieser dunkle rötlich-violett-Kristalle Tetraphenylporphyrin werden.

Röntgen-Kristallographie ist ein wesentliches analytisches Werkzeug in der Chemie und Biochemie.

Rekristallisation Methoden umfassen Heizung und Kühlung, flüssig-flüssig-Diffusion, Dampf-Diffusion und langsame Verdunstung. Zu langsame Verdunstung der Lösungsmittel Einzelsystem wird die Verbindung in eine kleine Menge des Lösungsmittels gelöst und platziert in einem Behälter mit einem kleinen Loch in der Kappe. Das Lösungsmittel verdunstet, erhöht die Konzentration, bis die Verbindung kristallisieren beginnt.

Die Funktionalität der Proteine bezieht sich oft auf ihre Struktur. Proteine kann jedoch sehr schwierig zu kristallisieren. Spezielle Techniken müssen entwickelt werden, um X-ray-Qualität Kristalle von Proteinen zu wachsen. Hier ein Tropfen Proteinlösung wird mit einem Tropfen Fällungsmittel vermischt und diese Mischung wird in eine Kammer mit reinen Fällungsmittel versiegelt. Wie der Lösungsmitteldampf aus den Tropfen diffundiert, verringert sich die Löslichkeit des Proteins in den Tropfen, und das Protein langsam kristallisiert. Eine andere Technik mischt die Proteinlösung und Fällungsmittel unter Mineralöl. Mit diesen Techniken kann eine Vielzahl von Proteinen für die Analyse kristallisiert werden.

In Pulver Beugung ist jede möglicher räumliche Orientierung gleichzeitig in der Stichprobe vertreten. Pulver Beugung ist nicht wegen des Verlustes der dreidimensionalen Strukturdaten so informativ über Struktur als Einkristall Röntgenbeugung. Stattdessen zeichnet sich Pulver Beugung in Mischungen von kristallinen Festkörpern Analyse und Bewertung der Kristallinität der amorphe Strukturen.

Sie habe nur Jupiters Einführung in die wachsenden Kristalle für Röntgen-Kristallographie beobachtet. Sie sollten nun mit den Eigenschaften des x-ray Qualität Kristalle, ein Verfahren für den Anbau von ihnen und ein paar Anwendungen dieser Technik in der Chemie vertraut sein.

Danke fürs Zuschauen!

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