Ποια είναι η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ του νερού;
Ωστόσο, το νερό δεν σχηματίζει κρυστάλλους με την παραδοσιακή έννοια. Υπάρχει ως υγρό σε θερμοκρασία δωματίου και σχηματίζει μόνο κρυστάλλους υπό πολύ συγκεκριμένες συνθήκες, όπως εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες (κάτω από 0 ° C). Αυτό καθιστά απίστευτα δύσκολη την απόκτηση ενός υψηλής ποιότητας μοτίβο περίθλασης ακτίνων Χ.
Παρά τις προκλήσεις αυτές, υπήρξαν κάποιες προσπάθειες να μελετηθεί η δομή του νερού χρησιμοποιώντας κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ:
* πάγος: Η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ έχει χρησιμοποιηθεί εκτενώς για να μελετήσει τη δομή του πάγου, η οποία είναι η στερεή μορφή νερού. Αυτό έχει αποφέρει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τη διάταξη των μορίων νερού στο πλέγμα πάγου.
* πάγος υψηλής πίεσης: Κάτω από υψηλή πίεση, το νερό μπορεί να σχηματίσει αρκετές διαφορετικές κρυσταλλικές φάσεις, γνωστές ως πατάτες υψηλής πίεσης. Η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ έχει χρησιμοποιηθεί για να μελετήσει τη δομή αυτών των παγωτών υψηλής πίεσης.
* Μόρια νερού σε κρυστάλλους: Μερικές φορές, τα μόρια του νερού μπορούν να ενσωματωθούν στο κρυσταλλικό πλέγμα άλλων ενώσεων. Η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της θέσης αυτών των μορίων νερού εντός του κρυστάλλου.
Προκλήσεις κρυσταλλογραφίας ακτίνων Χ για νερό:
* Διαταραγμένη δομή: Το υγρό νερό είναι εξαιρετικά διαταραγμένο και δεν έχει κανονική, επαναλαμβανόμενη δομή σαν κρύσταλλο. Αυτό καθιστά δύσκολο να αποκτηθεί ένα σαφές πρότυπο περίθλασης.
* Χαμηλή πυκνότητα: Το νερό έχει σχετικά χαμηλή πυκνότητα, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη δημιουργία κρυστάλλων αρκετά μεγάλων για περίθλαση ακτίνων Χ.
* δεσμός υδρογόνου: Η ισχυρή δέσμευση υδρογόνου μεταξύ των μορίων νερού καθιστά δύσκολη τη δημιουργία σταθερών κρυστάλλων.
Εναλλακτικές τεχνικές:
Λόγω αυτών των προκλήσεων, άλλες τεχνικές χρησιμοποιούνται συχνότερα για τη μελέτη της δομής του νερού, όπως:
* Νετρονίων: Τα νετρόνια είναι πιο ευαίσθητα στα άτομα υδρογόνου από τις ακτίνες Χ, καθιστώντας τα ένα πολύτιμο εργαλείο για τη μελέτη της δομής του νερού.
* Προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής: Αυτές οι προσομοιώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μοντελοποιήσουν τη συμπεριφορά των μορίων του νερού και να δώσουν πληροφορίες για τη δομή του νερού.
Συνολικά, ενώ η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ έχει περιορισμούς όταν πρόκειται για τη μελέτη της δομής του νερού, έχει χρησιμοποιηθεί για να παρέχει πληροφορίες για τη δομή των μορίων πάγου και νερού σε κρυστάλλους. Άλλες τεχνικές χρησιμοποιούνται συχνότερα για τη μελέτη της δομής του υγρού νερού.
