Kristalografija

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigaciju, pretragu
Preferences-system.svg Ovom članku potrebna je jezička standardizacija, preuređivanje ili reorganizacija.
Pogledajte kako poboljšati članak, kliknite na link uredi i doradite članak vodeći računa o standardima Wikipedije.
Gnome-edit-clear.svg Ovaj članak zahtijeva čišćenje.
Molimo Vas da pomognete u poboljšavanju članka pišući ili ispravljajući ga u enciklopedijskom stilu.
Spelling icon.svg Moguće je da ovaj članak ne poštuje standarde Wikipedije na bosanskom jeziku
kao što su upotreba afrikata, pravopis, pisanje riječi u skladu sa standardima, te način pisanja članaka.

Kristalografija (grč. Κρύσταλλος - krýstallos = led + γραφειν - gráfein = pisati) je nauka o oblicima i strukturi kristala, na osnovu analize rasporeda atoma u čvrstim stanjima. Uključuje mjerenje uglova kristalnih tijela i uspostavljanje simetrije posmatranih kristala. U početnoj fazi se razvijala za potrebe mineralogije, na teorijskim osnovama fizike i matematike.

Prije razvoja X-kristalografije, proučavanje kristala je bilo zasnovano na njihovoj geometriji.

Podjela i primjena[uredi | uredi izvor]

Prema tim kriterijima, dijeli se na nekoliko grana.

  • Geometrijska kristalografija (kristalografija u užem smislu) bavi se preciznim opisivanjem kristala, kao što su oblik, vrste raznovrsnost i učestalost kristalnih formi, simetrija građe i načina okrupnjavanja
  • Hemijska kristalografija (fizička kristalografija) analizira odnose između oblika i fizičkih osobina, osobito optičkih osobenosti.
  • Strukturna kristalografija proučava unutrašnji raspored čestica u kristalima. Tokom nekoliko posljednjih decenija ova oblast se razvijala ubrzano, zahvaljujući osavremenjavanju opreme i odgovarajućih računarskih softvera.

Kristalografija se danas primjenjuje u mnogim prirodnim nukama (mineralogija i rudarstvo, fizika čvrstog stanja, hemija, biologija, medicina), a najčešće u industriji, kao što su metalna, optička, hemijska, keramička, industriji stakla, elektroindustriji i srodnim djelatnostima)

Difrakcija X-zrakama[uredi | uredi izvor]

Kristalna struktura se sada otkriva analizom osobenosti difrakcije uzorka usnopu neke vrste zračenja. Ovu tehniku su zajednički osmislili William Bragg (1862.-1942.) i njegov sin Lawrence Bragg (1890.-1971.), koji su zajednoosvojili Nobelovu nagradu za fiziku za 1915. Lawrence Bragg je najmlađi dobitnik Nobelove nagrade. On je bio direktor Cavendish Laboratory, na Cambridge University, u periodu kada su James D. Watson i Francis Crick, u februaru 1953. otkrili strukturu DNK.

U kristalografiji se najčešće koristeX-zrake, ali za neke svrhe i elektroni ili neutroni. Zbog različitih oblika interakcije, ove tri vrste zračenja su pogodne za različite kristalografske studije.

Tehnika[uredi | uredi izvor]

Neki materijali koji se proučavaju pomoću kristalografije, proteini, naprimjer, ne javljaju se prirodno kao kristali. Takve molekule se nalaze u otopini, a kristaliziraju za dan, sedmicu ili mjesec.

Kada se dobije kristal, podaci mogu biti prikupljeni pomoću snopa zračenja. Iako je oprema za difrakcije X-zrakama uobičajena, kristalografija često koristi posebni izvor sinhrotrone svjetlosti za X-zrake. One proizvode jasnije i potpunije nalaze. Sinhrotronski izvori također daju mnogo veći intenzitet X-zraka, tako da se podaci prikupljaju za kraće vrijeme nego što je obično potrebno pri slabijim izvorima.[1][2]

Dobijanje slike difrakcije zahtijeva sofisticirane matematičke postupke. Matematičke metode za analizu difrakcijskih podataka se odnose na osobenosti koje se uočavaju samo onda kada talasi skreću od urednih nizova. Zato se kristalografija, u najvećoj mjeri, odnosi samo na kristale ili na molekule koje mogu kristalizirati.

Uprkos tome, određena količina molekulskih informacija se može izvesti iz obrazaca koje generiraju vlakana i prah. Naprimjer, dvostruko spiralne struktura DNK je izvedena difrakcijom X-zraka, dobijenom od vlaknastih uzoraka.

Elektronska difrakcija[uredi | uredi izvor]

Jasne razlike između intenziteta difrakcijskih mjesta se mogu koristiti u određivanju strukture kristala.

Elektronska kristalografija je način da se odredi raspored atoma u krutoj tvari pomoću mjenjača elektronskog mikroskopa (TEM). Metod je osmislio Aaron Klug, koji je osvojio Nobelovu nagradu za hemiju za studije o virusnim strukturama i RNK, 1982. godine.

Prva uspješna elektronska kristalografija strukture proteina u posmatranju atomske rezolucija je ostvarena proučavanjem bakteriorodopsina, 1990. godine.

Primjeri[uredi | uredi izvor]

Kristalografija u inženjerstvu materijala[uredi | uredi izvor]

Primjer kubne rešetke

Kristalografija je alat koji se često koristi u nauci o materijalima. Razumijevanje kristalne strukture je neophodno za uočavanje kristalografskih nedostataka.

Brojna proučavanja drugih fizičkih svojstava su također povezana sa kristalografijom. Naprimjer, minerali gline formiraju male, ravne, pločaste strukture. Glina se može lahko deformirati jer takve čestice kližu jedne duž drugih na ravnoj ploči. Ipak ostaju i dalje čvrsto povezane u okomitom pravcu na ploče. Takvi mehanizmi se mogu proučavati mjerenjem kristalografske teksture.

Kristalografija uključuje simetrijske obrasce koji se mogu formirati od atoma u kristalu.

Biologija[uredi | uredi izvor]

Kristalografija X-zrakama je bio primarni metod za određivanje 3-D molekularne strukture bioloških makromolekula. Najvažnije od njih su enzimi i nukleinske kiseline, kao što su DNK i RNK. U stvari dvostruka spirala strukture DNK je otkrivena na osnovu kristalografskih podataka.

Prva kristalna struktura makromolekula je otkrivena 1958., u trodimenzionalnom modelu molekula mioglobina, analizom pomoću X-zraka.[3] U Proteinskoj bazi podataka (Protein Data Bank) (PDB) su slobodno dostupni podaci za strukture proteina i drugih bioloških makromolekula. Za vizuelizaciju strukture bioloških molekula mogu se koristiti kompjuterski programi. Kristalografija X-zrakama je sada daje put za elektronsku kristalografiju makromolekula koje ne čine velike 3-D kristale.

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Borchardt-Ott W., Gould R. O. (2001): Crystallography: An Introduction, 3rd ed. Springer. ISBN 978-3642164514.
  2. ^ McQuarrie D. A., Simon J. D. (1997). Physical Chemistry: A Molecular Approach, 1st edition i). University Science Books, ISBN 0935702997.
  3. ^ http://www.nature.com/physics/looking-back/kendrew/kendrew.pdf.

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]