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Crecimiento de cristales para el análisis de difracción de rayos x
 

Crecimiento de cristales para el análisis de difracción de rayos x

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Un solo cristal se requiere para la determinación de su estructura. La calidad del cristal influye fuertemente en la calidad y exactitud de la determinación estructural.

Un solo cristal es un sólido en el que el arreglo de molécula se repite en las tres dimensiones. El arreglo espacial de los átomos en el sólido cristalino puede ser determinado mediante Cristalografía de rayos x. En esta técnica, una muestra cristalina pura está envuelto por un haz de rayos x. El cristal difracta los rayos x en un patrón distintivo relacionado con la estructura de cristales y composición molecular. Si un cristal se forma muy rápidamente, las moléculas pueden ser desordenadas, las impurezas pueden ser incorporadas en el cristal o pueden formar dos o más cristales fundidos en lugar de un solo cristal. Por lo tanto, se necesitan métodos especializados con énfasis en un crecimiento lento para producir cristales de calidad suficiente para la cristalografía de rayos x.

Este video ilustran las características deseadas de cristales de calidad de rayos x, demostrar un procedimiento para el crecimiento de ellos y presentar algunas aplicaciones de esta técnica en química.

Electrones dispersan rayos x emitiendo una radiografía esférica de la onda cuando. Si los átomos están en un arreglo ordenado, interferencia constructiva entre las ondas produce un patrón de difracción característico en un detector de rayos x. El cristal se rota dentro de la viga para recoger patrones de difracción desde múltiples ángulos. Con suficientes patrones de difracción, se puede derivar la estructura molecular.

Cristales X-ray-calidad generalmente forman formas simétricas y tienen caras lisas, que reflejen la luz. Cuando se observa bajo un microscopio de polarización, será transparentes, pero la mayoría debe llegar a ser oscuro cuando girado 90°. Esto indica la estructura altamente ordenada. Para hacer crecer estos cristales, es de uso frecuente difusión de líquidos. Esto emplea dos solventes miscibles: disolvente de baja densidad, o precipitado, en la que el compuesto a ser recristalizado es insoluble; y un solvente de alta densidad en la que el compuesto es soluble. Por lo general, la proporción volumétrica de precipitante al solvente es 2:1.

El precipitado de baja densidad se acoda en una solución concentrada del compuesto en el disolvente de alta densidad. Con el tiempo, el compuesto se convierte en menos soluble como el precipitante se mezcla con la solución. Una interfaz solvente más pequeño resulta en una tasa más lenta de difusión, así produciendo cristales más grandes, más puros. Ahora que usted entiende los principios de crecimiento cristales de calidad de rayos x, vamos a ir a través de un procedimiento para el cultivo por la difusión de líquidos.

Para empezar, obtener el equipo necesario en el protocolo de texto. Adquirir un solvente para el compuesto y un precipitado menos denso.

Para preparar un filtro de la pipeta, coloque un pedazo pequeño de Kimwipe en la parte superior de una pipeta de vidrio y presionar suavemente el papel hacia la parte inferior del cuerpo de la pipeta con una varilla o vástago de pipeta de otro, teniendo cuidado de no perforar el papel. Preparar dos filtros pipeta. Coloque uno en el tubo NMR. Si es necesario, asegure el conjunto con un soporte de fijación y anillo de laboratorio. Disolver aproximadamente 10 mg del compuesto a ser recristalizado en 0,75 mL de solvente.

Ahora, añadir cuidadosamente la solución de muestra en el filtro de la pipeta. Colocar una bombilla en la parte superior y presionar lentamente para pasar la solución en el tubo NMR para eliminar las impurezas sólidas. No permita que la bombilla se vuelva a expandir mientras está conectado, como la succión desplace el papel de filtro.

A continuación, retire el filtro usado de la pipeta y coloque el segundo filtro en el tubo NMR. Pipetear aproximadamente 1,5 mL del precipitado en el tubo. Deje que el solvente pasar a través del filtro por gravedad. De ahora en adelante, tenga cuidado de no para disturbar el filtro durante cualquier manipulación. Una vez que todo el precipitado se ha filtrado en el tubo, retire el filtro y la tapa del tubo. Coloque en un armario o en otro lugar fácilmente comprobado donde no va ser agitado.

Después de al menos un día, inspeccionar los tubos de crecimiento cristalino. Si ningunos cristales o los cristales son muy pequeños, deje el tubo de muestra imperturbada. Si los cristales están visibles, comprobar su tamaño y forma sin afectar a las capas de disolventes.

Si los cristales son grandes y bien definidos y no están agrupados, inspeccione los cristales bajo un microscopio para verificar su potencial de calidad de rayos x. No retire los cristales desde el tubo hasta el difractómetro está listo para comenzar la exploración. Si las moléculas de solvente son incorporadas en la estructura cristalina, permitiendo que el cristal se seque se degrada el cristal. Utilizando Cristalografía de rayos x, la estructura molecular de estos cristales de color rojo púrpura oscuro fue verificada para ser tetraphenylporphyrin.

Cristalografía de rayos x es una herramienta analítica fundamental en química y bioquímica.

Los métodos de recristalización incluyen calefacción y refrigeración, difusión de líquidos, difusión de vapor y evaporación lenta. En la evaporación lenta de un sistema de solvente, el compuesto es disuelto en una pequeña cantidad de disolvente y coloca en un recipiente con un pequeño agujero en la tapa. Como se evapora el disolvente, la concentración aumenta hasta que el compuesto comienza la cristalización.

La funcionalidad de las proteínas a menudo se relaciona con su estructura. Sin embargo, las proteínas pueden ser muy difíciles de cristalizar. Deben desarrollar técnicas especializadas para hacer crecer cristales de X-ray-calidad de las proteínas. Aquí, una gota de solución de proteína se mezcla con una gota de precipitado y se sella esta mezcla en una cámara con puro precipitado. Como el vapor del solvente se difunde fuera de la gota, disminuye la solubilidad de la proteína en la gota, y la proteína se cristaliza lentamente. Otra técnica mezcla la solución de la proteína y precipitado bajo aceite mineral. Utilizando estas técnicas, una variedad de proteínas puede ser cristalizada para el análisis.

En la difracción de polvo, cada orientación espacial posible está representada en la muestra simultáneamente. Difracción de polvo no es tan informativo acerca de la estructura como difracción de rayos x de monocristal debido a la pérdida de datos de estructura tridimensional. En cambio, difracción de polvo sobresale en el análisis de mezclas de sólidos cristalinos y la evaluación de la cristalinidad de las estructuras amorfas.

Sólo ha visto la introducción de Zeus para crecer cristales de Cristalografía de rayos x. Ahora debe estar familiarizado con las propiedades de los cristales de calidad de rayos x, un procedimiento para el cultivo de ellos y algunas aplicaciones de esta técnica en química.

¡Gracias por ver!

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