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Strukturlösung mit Beugungsmethoden -Einkristall versus Pulverdiffraktion VANESSA LEFFLER 1.

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Präsentation zum Thema: "Strukturlösung mit Beugungsmethoden -Einkristall versus Pulverdiffraktion VANESSA LEFFLER 1."—  Präsentation transkript:

1 Strukturlösung mit Beugungsmethoden -Einkristall versus Pulverdiffraktion VANESSA LEFFLER 1

2 Gliederung 1.Wichtige Grundlagen 2.Vergleich Pulverdiffraktogramm – Einkristall 3.Informationen aus dem Experiment 4.Vom Datensatz zur Kristallstruktur 2

3 Wichtige Grundlagen Netzebenen und Bragg-Gleichung 3 Quelle: https://www.lehrportal.de/get/image/4806 ( ; 13:33)

4 Wichtige Grundlagen Raumgruppen 32 Kristallklassen Wegfallen der translationshaltigen Symmetrieelemente 11 Laue-Gruppen Nur mit Inversionszentrum 14 Bravais-Gitter 7 Kristallsysteme Nur Translation Ohne Zentrierung

5 Wichtige Grundlagen Friedel-Paare 5 r i Ф -Ф-Ф

6 Wichtige Grundlagen Systematische Auslöschung integrale Auslöschung Grund : Zentrierung Zonale Auslöschung Grund: Gleitspiegelebenen Serielle Auslöschung Grund: Schraubenachsen Beispiel: für hkl: h+k+l 2n Innenzentrierung Beispiel: für 0kl: k+l 2n n-Gleitspiegelebene senkrecht zu a Beispiel: für h00: h 2n => 2 -Schraubenachse parallel zu a 6

7 Vergleich Pulverdiffraktogramm - Einkristall. Quelle: W. Milius

8 Vergleich Pulverdiffraktogramm - Einkristall Einkristall-Beugungsbild Pulverdiffraktogramm 8 Quelle: R. Wölfel, Theorie und Praxis der Röntgenstrukturanalyse Quelle: M. Schmidt et al., NMR-crystallographic study of two-dimensionally selfassembled cyclohexane-based low-molecular-mass organic compounds

9 Vergleich Pulverdiffraktogramm - Einkristall Pulverdiffraktogramm eindimensional Geringerer Informationsgehalt Meist Fingerprint Einkristall dreidimensional Sehr viel Information Bestimmung der Kristallstruktur 9

10 Symmetrieelemente Beispiel Quelle: R. Wölfel, Theorie und Praxis der Röntgenstrukturanalyse Betroffene Reflexe : 0kl Auslöschungs-Bedingung : k+l 2n n-Gleitspiegelebene in bc-Ebene

11 Informationen aus dem Experiment Indizierung Netzebenabstände Gitterparameter Winkel Auslöschung Bravais-Typ Symmetrieelemente 11 Kristallsystem Raumgruppe wenigstens auf kleine Auswahl eingeschränkt Vorteile Einkristall: negative Reflexe sichtbar und bessere Auflösung

12 Vom Datensatz zur Kristallstruktur Fouriersynthese 12

13 Vom Datensatz zur Kristallstruktur Das Phasenproblem 13

14 Vom Datensatz zur Kristallstruktur Methoden zum Aufstellen eines Strukturmodells Real-Raum-Methoden Differenzfouriersynthese Patterson-Methode direkte Methoden Charge-Flipping 14

15 Vom Datensatz zur Kristallstruktur Real-Raum-Methoden Vorschlag zur Molekülgeometrie notwendig Ableitung von bereits bekannten Molekülstrukturen oder mit Strukturoptimierungsprogramm Programm variiert Position, Orientierung und Konformation des Moleküls Vergleich simuliertes und gemessenes Pulverdiffraktogramm Methoden: - grid-search - Simulated annealing - Monte-Carlo - etc 15

16 Anzahl der Schritte 1,3,5-tris(2,2-dimethyl- propionylamino)benzene Quelle: M. Schmidt

17 Anzahl der Schritte 1,3,5-tris(2,2-dimethyl- propionylamino)benzene Quelle: M. Schmidt

18 Anzahl der Schritte 1,3,5-tris(2,2-dimethyl- propionylamino)benzene Quelle: M. Schmidt

19 Simulated Annealing Quelle: J. Senker

20 Vom Datensatz zur Kristallstruktur Direkte Methoden 20

21 Vom Datensatz zur Kristallstruktur Direkte Methoden 21

22 Vom Datensatz zur Kristallstruktur Direkte Methoden 22

23 Vom Datensatz zur Kristallstruktur Direkte Methoden Strategie zur Phasenbestimmung: Auswahl eines Startsatzes von Reflexen mit bekannten Phasen Aufsuchen von Reflextripeln Vorzeichenbestimmung 23

24 Vom Datensatz zur Kristallstruktur Direkte Methoden 24

25 Vom Datensatz zur Kristallstruktur Direkte Methoden Entscheiden für Erfolg der direkten Methoden: Datensatz mit sehr viele Reflexe Je komplexer die zu bestimmende Kristallstruktur, desto ungenauer direkte Methoden Grenze: Atome (ohne H-Atome) in asymmetrischer Einheit 25

26 Quellen W. Massa, Kristallstrukturbestimmung, 5. Auflage E. R. Wölfel, Theorie und Praxis der Röntgenstrukturanalyse, 1975 Borchardt-Ott, Kristallographie, 7. Auflage C. Ciacovazzo et al., Fundamentals of Cristallography, 2. Auflage A. R. West, Basic Solid State Chemistry, 2. Auflage Smart, Moore, Solid State Chemistry, 2005 Skript zur Vorlesung AC IV, J. Senker, Universität Bayreuth, WS 13/14 26

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 27


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