Difracción de rayos-X | | UPV

Universitat Politècnica de València - UPV
5 Dec 202311:00

Summary

TLDREste vídeo explica de manera detallada la técnica de difracción de rayos X para estudiar la estructura cristalina de los materiales. Se describe la ley de Bragg, que permite determinar las distancias interplanarias y la estructura cristalina mediante el análisis de los picos de difracción. El ejemplo del hierro se utiliza para ilustrar cómo calcular parámetros de la celda y la diferencia entre estructuras cúbicas centradas en el cuerpo (CC) y en las caras (FCC). Además, se abordan problemas y soluciones cuando los planos cristalinos no están paralelos a la superficie, como en el caso de muestras en polvo. La aplicación de esta técnica es esencial para obtener información precisa sobre materiales cristalinos.

Takeaways

  • 😀 La difracción de rayos X es una técnica comúnmente utilizada para estudiar la estructura cristalina de materiales.
  • 😀 La ley de Bragg describe cómo los rayos X interactúan con los planos atómicos de un cristal para producir patrones de difracción.
  • 😀 La ley de Bragg establece que los picos de difracción se producen cuando la distancia extra recorrida por los rayos X en planos paralelos es un múltiplo entero de la longitud de onda.
  • 😀 Los picos en un difractograma corresponden a los planos cristalinos que cumplen con la ley de Bragg, y se representan en orden creciente de los índices de Miller.
  • 😀 En estructuras cristalinas cúbicas, solo ciertos planos permiten la aparición de picos de difracción, dependiendo de los índices de Miller de los planos.
  • 😀 Para las estructuras cúbicas centradas en el cuerpo (cc), solo los planos con índices de Miller cuya suma sea par darán lugar a un pico de difracción.
  • 😀 En las estructuras cúbicas centradas en las caras (ccc), los picos solo aparecen si todos los índices de Miller son pares o impares.
  • 😀 Se puede calcular la distancia interplanar de los planos de un cristal utilizando la fórmula d = a / √(h² + k² + l²), donde 'a' es el parámetro de la red y 'h', 'k', 'l' son los índices de Miller.
  • 😀 Con la ley de Bragg, es posible obtener información precisa sobre la estructura cristalina y las dimensiones de la celda de un material.
  • 😀 Si los planos estudiados no son paralelos a la superficie, no se detectará ningún pico de difracción en la configuración estándar del ensayo, pero esto se puede solucionar usando muestras de polvo y girándolas durante el ensayo.

Q & A

  • ¿Qué es la difracción de rayos X y cómo se utiliza en el estudio de materiales?

    -La difracción de rayos X es una técnica utilizada para estudiar la estructura cristalina de un material. Consiste en hacer incidir un haz de rayos X sobre la superficie del material, medir la intensidad del rayo reflejado y observar cómo cambia la señal al variar el ángulo de incidencia.

  • ¿Cuál es la ley fundamental que rige el fenómeno de la difracción de rayos X?

    -La ley fundamental que rige este fenómeno es la ley de Bragg, que establece que la difracción de rayos X ocurre cuando la distancia entre los planos atómicos de un material es tal que las ondas reflejadas desde diferentes planos interfieren constructivamente.

  • ¿Quiénes fueron los científicos que desarrollaron la ley de Bragg?

    -La ley de Bragg fue desarrollada aproximadamente al mismo tiempo por el físico ruso Viktor Wulf y los físicos británicos Lawrence Bragg y su hijo William Bragg, quienes recibieron el Premio Nobel de Física en 1915 por su contribución.

  • ¿Qué implica el desfase entre las ondas de rayos X reflejadas en los planos atómicos?

    -El desfase entre las ondas reflejadas debe ser múltiplo entero de la longitud de onda para que se produzca una interferencia constructiva y se genere un pico en el detector. Si las ondas están en contrafase, no se detecta señal.

  • ¿Por qué algunos planos atómicos no producen picos en el difractograma?

    -No todos los planos atómicos producen picos en el difractograma debido a las reglas de selección basadas en los índices de Miller de los planos. Solo aquellos planos cuyas sumas de índices sean pares (en el caso de la estructura cúbica centrada) o que sigan ciertas reglas (en estructuras cúbicas centradas en las caras) darán lugar a picos de difracción.

  • ¿Cómo se relaciona la distancia interplanar 'd' con la celda cristalina de un material?

    -La distancia interplanar 'd' se puede calcular a partir del parámetro de red 'a' de la celda cristalina utilizando la fórmula d = a / √(h² + k² + l²), donde 'h', 'k' y 'l' son los índices de Miller del plano.

  • ¿Qué información se puede obtener a partir de un difractograma?

    -Un difractograma es una gráfica que representa el ángulo de incidencia (2θ) en el eje x y la intensidad de la señal medida por el detector en el eje y. Los picos corresponden a planos atómicos que cumplen la ley de Bragg, y la posición de los picos se relaciona con la estructura cristalina del material.

  • ¿Qué ocurre si los planos estudiados no son paralelos a la superficie del material?

    -Si los planos no son paralelos a la superficie, no se detectan picos de difracción en el ensayo. Una solución es utilizar una muestra en polvo, lo que garantiza que algunos planos estarán orientados paralelamente a la superficie, y girar la muestra durante el ensayo aumenta las probabilidades de obtener una medición adecuada.

  • ¿Cómo se puede determinar si la estructura cristalina es cúbica centrada (CC) o cúbica centrada en las caras (CCC)?

    -Para determinar si la estructura es CC o CCC, se observa el difractograma y se identifican los picos. En una estructura CC, solo los planos con índices de Miller cuya suma sea par dan lugar a picos, mientras que en la estructura CCC, los índices de Miller deben ser todos pares o todos impares. Se pueden hacer pruebas con las fórmulas de la ley de Bragg para comprobar cuál estructura corresponde a los picos observados.

  • ¿Qué significa la interferencia constructiva en la difracción de rayos X?

    -La interferencia constructiva ocurre cuando el desfase entre las ondas reflejadas desde los planos atómicos es igual a un múltiplo entero de la longitud de onda. Esto resulta en la amplificación de la señal y la aparición de picos en el difractograma.

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