1. ALUMNA: GONZALES ROMERO CAROLAI
SECCION: 7
SABADOS: 6:30 PM-9:50 PM
I. INTRODUCCIÓN
Como es bien conocido, los rayos X son un tipo de radiación electromagnética
descubierta por Röntgen en 1895. Puede describirse en forma de ondas “o” en
forma de partículas de energía. En su imagen corpuscular, los rayos X se
transmiten mediante cuantos de energía denominados fotones. Un fotón es una
partícula que transporta una unidad elemental de energía (E) pero no tiene masa.
En el vacío, todos los fotones viajan a la velocidad de la luz (c) en línea recta y
constituyen el haz de rayos X. En su imagen ondulatoria, los rayos X se propagan
en forma de ondas con máximos y mínimos en su distribución de campo
electromagnético siempre perpendiculares a la dirección de propagación. Estas
ondas se caracterizan por una frecuencia de oscilación “n” y una longitud de
onda “l” características.
En el caso de la aplicación espectrométrica de los rayos X, la excitación de una
muestra se produce mediante el haz primario emergente de la fuente de rayos X.
Esta radiación primaria produce la excitación de los átomos presentes en la
muestra, los que, tras su recombinación electrónica, reemiten radiación X
característica denominada secundaria. Es a este fenómeno a lo que se denomina
fluorescencia de rayos X. La radiación secundaria, emitida por los átomos
presentes en la muestra, es registrada usualmente en forma de histograma,
donde se representa el número de fotones emitidos por intervalo de energía
(fluorescencia por dispersión de energía, EDXRF). Otra forma alternativa del
espectro de la radiación secundaria es utilizando los principios de la difracción y

2. obteniendo un espectro de intensidad respecto a la longitud de onda de los
fotones re-emitidos (fluorescencia por dispersión de longitud de onda, WDXRF).
II. ESPECTROSCOPIA DE RAYOS X
La espectroscopia de rayos X se basa en la medida de la emisión, absorción,
dispersión, fluorescencia y difracción de la radiación electromagnética. Estas
medidas dan información muy útil sobre la composición y la estructura de la
materia.
A. ANTECEDENTES DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X
Los rayos X fueron descubiertos accidentalmente por Wilhelm Conrad Rongten
(1845-1923) en 1895 cuando experimentaba con la producción de rayos
catódicos en tubos de descarga cubiertos con papel negro. Descubrió que el haz
de electrones producido en el cátodo incidía en el vidrio y producía una radiación
X de pequeña intensidad. Rongten no llegó a determinar la longitud de onda de
ese nuevo tipo de radiación electromagnética.
W. Rongten demostró que los nuevos rayos se propagaban en línea recta con
una velocidad análoga a las de la luz capaz de atravesar materiales opacos a la
luz. A principios de 1912, Laue se dio cuenta que los rayos X tenían longitud de
onda adecuada para ser difractados por los átomos que componen los cristales.
En 1912, el físico alemán Max Von Laue (1879-1960) y su equipo sugirieron que
los átomos de un cristal están espaciados a una distancia tan pequeña que les
permite servir como electos de una rejilla de difracción tridimensional para los
rayos X. Se llevaron a cabo ensayos con un cristal de sulfato de cobre, al que se

3. le sometió a la acción de los rayos X, haciendo que el haz incidiera en una placa
fotográfica. El resultado fue la impresión de la placa por una serie de manchas
distribuidas geométricamente alrededor de una mancha central producida por el
haz directo de rayos X, demostrándose así que se producía difracción. Este era el
comienzo de la cristalografía de rayos X. La disposición de los puntos resultantes
del modelo de Laue depende de las disposiciones relativas de los átomos de
cristal. Los rayos X son la radiación electromagnética cuya longitud de onda varía
de 0.1 a 100 A.
B. DEFINICIÓN DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X
Es uno de los fenómenos físicos que se producen al interaccionar un haz de
rayos X de una determinada longitud de onda, con una sustancia cristalina. La
difracción de rayos X se basa en la dispersión coherente del haz de rayos X por
parte de la materia y en la interferencia constructiva de las ondas que están en
fase y que se dispersan en determinadas direcciones del espacio.

4. Se dice que cuando la
radiación
electromagnética incide sobre un átomo los electrones oscilan con la misma
frecuencia que el campo. Como los rayos X son una onda electromagnética que
viaja en el espacio es de suponerse que gran parte de los electrones que se
encuentren en su trayectoria oscilan con la misma frecuencia.
Cada uno de estos electrones puede considerarse como un oscilador separador,
que emite una radiación electromagnética cuya amplitud es muy débil, si la
comparamos con la onda incidente, para dar una onda resultante correspondiente
al átomo.

5. INTERACCIÓN DEL HAZ ELECTRONICO CON LA MATERIA
El fenómeno de difracción
puede describirse con la Ley de Bragg que predice la dirección en la que se da
interferencia constructiva entre haces de rayos X dispersados coherentemente
por un cristal.
LEY DE BRAGG

6. La intensidad del haz difractado depende de:
a) La intensidad y la longitud del haz incidente
b) La estructura del cristal, es decir, del arreglo de los átomos en la celda
unitaria, arreglo caracterizado que se conoce como “factor de estructura”.
c) El volumen de los cristales que se difractan
d) El ángulo de difracción
e) La absorción de rayos X por el cristal
f) El arreglo experimental utilizado
La difracción de rayos X es una técnica muy versátil para el análisis cualitativo y
cuantitativo de compuestos cristalinos. La información obtenida incluye tipos de
fases cristalinas, estructuras de las mismas, grado de cristalinidad, cantidad de
contenido amorfo, tamaño y orientación de cristales, etc.
III. TÉCNICAS Y APLICACIONES
A. APLICACIONES DE LA DIFRACCIÓN DE RAYOS X
1. Identificación de fases:
Una fase cristalina dada siempre produce un patrón de difracción
característico, bien esté en estado puro o como constituyente de una
mezcla. Este hecho es la base para el uso de la difracción como método

7. de análisis químico. El análisis cualitativo se realiza mediante la
identificación del patrón de esa fase. Para la identificación cualitativa se
usa la Powder Diffraction File.
2. Pureza de muestras:
En una mezcla de compuestos cada fase cristalina presente va a
contribuir al patrón de difracción de R-X global. En química preparativa de
materiales esto puede utilizarse para identificar el grado de avance de una
reacción y la pureza del producto. Por ejemplo, la reacción entre dos
sólidos Al2O3 y MgO para formar MgAl2O4 puede seguirse por difracción de
R-X. La difracción de R-X también puede utilizarse para identificar
impurezas, bien sean reactivos que no han reaccionado completamente o
subproductos de reacción. Sin embargo esto tiene una limitación: la
impureza debe ser cristalina.
3. Análisis cuantitativo.
Los métodos de análisis cuantitativo basado en la difracción de R-X
pueden clasificarse en dos grandes grupos: métodos que emplean picos
seleccionados y métodos que utilizan todo el difractograma.
Dentro de los métodos basados en picos seleccionados se encuentran:
- Método de difracción-absorción: Se basa en la relación de
intensidades de un pico en la fase pura y en la mezcla. Requiere el
conocimiento de los coeficientes de absorción de la fase pura y de la
mezcla.

8. -Método de la adición stándard: En la mezcla debe existir una fase de
referencia con un pico no solapado con ningún pico de la fase a analizar.
- Método del standard interno: En este método la intensidad integrada
de un pico de la fase analizada se compara con la intensidad de un pico
de una fase añadida en proporciones conocidas.
El material usado como standard debe cumplir una serie de requisitos:
químicamente estable, sin picos solapados con la fase analizada, sin orientación
preferente, etc.
Dentro de los métodos que utilizan todo el difractograma se encuentran:
- Método de descomposición del difractograma: Se basa en la
separación del difractograma en los difractogramas individuales de cada
componente de la mezcla, una vez separados se asignan las áreas
integradas a cada componente y se aplican las metodologías anteriores.
- Método de Rietveld: En este caso se considera el difractograma total
como la suma de los patrones individuales de cada fase y se extrae la
información sin separar en componentes.
4. Determinación de diagramas de fase:
La difracción de R-X junto con el análisis térmico y la microscopía son las
técnicas más utilizadas para establecer los diagramas de fase.
La determinación del diagrama de fases mediante rayos-x normalmente
comienza con la determinación de los equilibrios a T° ambiente.
Asimismo se aplica en:

9.  Determinación mineralógica y cristalográfica de cualquier tipo de material
de tipo cristalina.
 Estudios de transformación de fases en función de la temperatura desde
24 °C hasta 160 °C.
 Análisis cuantitativo de fases.
 Determinación del tamaño del cristal
 Determinación cuantitativa de amorfos en polímeros mediante cristalinos.
 Determinación cuantitativa de elementos en aceros al carbón e
inoxidables.
IV. TÉCNICAS DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X
A. Método de Polvos: Es el más utilizado en el estudio de materiales
cristalinos, Dicho método consiste en hacer pasar un haz de rayos X a una
muestra previamente depositada en un portaobjetos con un espesor
homogéneo.
B. Capas orientadas Consiste en dispersar la muestra en un solvente (AGUA
O ACETONA) y esparcirlo en un portaobjetos el cual produce una capa
delgada al evaporarse el solvente, esta técnica permita acentuar ciertas
familias de planos cristalinos, ya que los cristalitos se acomodan en
orientaciones preferenciales a medida que se evapora el solvente.
V. EQUIPO DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X:

10. El equipo de rayos X consta de las siguientes
partes:
• Fuentes de rayos X
• Goniómetro de dos círculos (θ y 2θ)
• Porta muestras
• Detector
• Computadora para control de instrumentos y análisis de datos
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
1° Molienda
2° Tamizado

11. 3° Montaje de la porta muestras
METODOLOGÍA
En esta técnica se usan muestras sólidas y tamizadas a tamaño menor a 53 μm.
Las muestras pulverizadas se depositan sobre un porta muestras, evitando en lo
posible la orientación preferente de los cristales.
Sobre la muestra se hace incidir un haz de rayos X (lo más cercano a lo
monocromático). Los rayos difractados (diferentes para cada cristal), son
registrados y traducidos en un difractograma en un ordenador.
CONCLUSIONES

12. • La difracción de rayos X proporciona información detallada de la estructura
tridimensional en estado sólido de las muestras cristalinas de compuestos
orgánicos, inorgánicos y organometálicos, consistiendo en la descripción
geométrica en términos de distancia y ángulos, ángulos de torsión, etc.
• Permite obtener información sobre empaquetamientos, interacciones
intermoleculares, etc.
BIBLIOGRAFÍA

13. http://www.uam.es/personal_pas/txrf/TXRF2.html