X射线晶体学 自1895年X射线发现以后,人们通过实验研究逐步探明了它的很多性质.但在十几年 内对于它的本质是什么,是电磁波还是粒子流,物理学家们一直争议不休.1911年,劳厄 详细研究了光波通过光栅的衍射理论:厄瓦尔则以可见光通过晶体的行为作为他博士论文的 研究课题.一天,厄瓦尔把论文拿去向劳厄请教 这时,准确测定阿佛阿德罗常数的问题不久前已经解决.根据已知的原子量、分子量、 阿佛加德罗常数和晶体的密度等,可以估计出晶体中一个原子或分子所占空间的体积及粒子 间的距离.当劳厄发现X射线的波长和晶体中原子间距二者数量级相同之后,他产生了一个 非常重要的思想:如果X射线确实是一种电磁波,如果晶体确实如几何晶体学所揭示的具有 空间点阵结构,那么,正如可见光通过光栅时要发生衍射现象一样,X射线通过晶体时也将 发生衍射现象,晶体可作为射线的天然的立体衍射光栅.于是,弗里德里希和克尼平就在 1912年4月21日以五水合硫酸铜晶体为光栅进行了劳厄推测的衍射实验.经过多次失败, 终于得到了第一张X射线衍射图,初步证实了劳厄的预见,于1912年5月4日宣布他们实 验成功 接着劳厄等人又以硫化锌、铜、氯化钠、黄铁矿、荧石和氧化亚铜等立方晶体进行实验 都得到了衍射图.于是,晶体X射线衍射效应被发现了.这一重大发现一举解决了三大问题 开辟了两个重要研究领域.第一,它证实了X射线是一种波长很短的电磁波,可以利用晶体 来研究X射线的性质,从而建立了X射线光谱学;并且对原子结构理论的发展也起了有力的 推动作用,1913年莫斯莱定律的建立就是一例.第二,它雄辩地证实了几何晶体学提出的 空间点阵假说,晶体内部的原子、离子、分子等确实是作规则的周期性排列,使这一假说发 展为科学理论.第三,它使人们可利用X射线晶体衍射效应来研究晶体的结构,根据衍射方 向可确定晶胞的形式和大小,根据衍射强度可确定晶胞的内容(原子、离子、分子的分布位 置),这就导致了一种在原子—分子水平上研究化学物质结构的重要实验方法——X射线 结构分析(即X射线晶体学)的诞生.这门新科学后来对化学的各分支以及材料学、生物学等 都产生了深远的影响.由于这一发现,劳厄于1914年被授予诺贝尔物理学奖 在上述劳厄发现的基础上,英国人布拉格父子以及莫斯莱和达尔文 ( Darwin. C g.1887-1962)为X射线晶体结构分析的建立作了大量工作,其中特别是W.L.布拉 格贡献最大.布拉格父子因此共同获得1915年诺贝尔物理学奖.几十年中,在Ⅹ射线光谱 学和X射线晶体结构分析两方面做出卓越贡献,从而获得诺贝尔物理化学奖或生理医学奖的 学者,竟超过10人! 应用X射线晶体结构分析方法于化学物质的结构研究,使现代结晶化学迅速兴起.其中 关于无机物结晶化学的发展,本章在讨论离子晶体和金属晶体时作了介绍,它对有机结晶化 学的发展,对蛋白质、核酸等生物高分子结构的研究,也都起了巨大作用 自然科学发展证明:在不同学科的接触点上往往是科学发展的新的生长点,常可取得重 大成果.几何晶体学、X射线晶体学和结晶化学的发展又一次生动地证明了这一点
Ｘ射线晶体学 自 1895 年Ｘ射线发现以后，人们通过实验研究逐步探明了它的很多性质．但在十几年 内对于它的本质是什么，是电磁波还是粒子流，物理学家们一直争议不休．1911 年，劳厄 详细研究了光波通过光栅的衍射理论；厄瓦尔则以可见光通过晶体的行为作为他博士论文的 研究课题．一天，厄瓦尔把论文拿去向劳厄请教． 这时，准确测定阿佛阿德罗常数的问题不久前已经解决．根据已知的原子量、分子量、 阿佛加德罗常数和晶体的密度等，可以估计出晶体中一个原子或分子所占空间的体积及粒子 间的距离．当劳厄发现Ｘ射线的波长和晶体中原子间距二者数量级相同之后，他产生了一个 非常重要的思想：如果Ｘ射线确实是一种电磁波，如果晶体确实如几何晶体学所揭示的具有 空间点阵结构，那么，正如可见光通过光栅时要发生衍射现象一样，Ｘ射线通过晶体时也将 发生衍射现象，晶体可作为射线的天然的立体衍射光栅．于是，弗里德里希和克尼平就在 1912 年 4 月 21 日以五水合硫酸铜晶体为光栅进行了劳厄推测的衍射实验．经过多次失败， 终于得到了第一张Ｘ射线衍射图，初步证实了劳厄的预见，于 1912 年 5 月 4 日宣布他们实 验成功． 接着劳厄等人又以硫化锌、铜、氯化钠、黄铁矿、荧石和氧化亚铜等立方晶体进行实验， 都得到了衍射图．于是，晶体Ｘ射线衍射效应被发现了．这一重大发现一举解决了三大问题， 开辟了两个重要研究领域．第一，它证实了Ｘ射线是一种波长很短的电磁波，可以利用晶体 来研究Ｘ射线的性质，从而建立了Ｘ射线光谱学；并且对原子结构理论的发展也起了有力的 推动作用，1913 年莫斯莱定律的建立就是一例．第二，它雄辩地证实了几何晶体学提出的 空间点阵假说，晶体内部的原子、离子、分子等确实是作规则的周期性排列，使这一假说发 展为科学理论．第三，它使人们可利用Ｘ射线晶体衍射效应来研究晶体的结构，根据衍射方 向可确定晶胞的形式和大小，根据衍射强度可确定晶胞的内容(原子、离子、分子的分布位 置)，这就导致了一种在原子──分子水平上研究化学物质结构的重要实验方法──Ｘ射线 结构分析(即Ｘ射线晶体学)的诞生．这门新科学后来对化学的各分支以及材料学、生物学等 都产生了深远的影响．由于这一发现，劳厄于 1914 年被授予诺贝尔物理学奖． 在上述劳厄发现的基础上，英国人布拉格父子以及莫斯莱和达尔文 (Darwin.C.G.1887-1962)为Ｘ射线晶体结构分析的建立作了大量工作，其中特别是Ｗ.Ｌ.布拉 格贡献最大．布拉格父子因此共同获得 1915 年诺贝尔物理学奖．几十年中，在Ｘ射线光谱 学和Ｘ射线晶体结构分析两方面做出卓越贡献，从而获得诺贝尔物理化学奖或生理医学奖的 学者，竟超过 10 人！ 应用Ｘ射线晶体结构分析方法于化学物质的结构研究，使现代结晶化学迅速兴起．其中 关于无机物结晶化学的发展，本章在讨论离子晶体和金属晶体时作了介绍，它对有机结晶化 学的发展，对蛋白质、核酸等生物高分子结构的研究，也都起了巨大作用． 自然科学发展证明：在不同学科的接触点上往往是科学发展的新的生长点，常可取得重 大成果．几何晶体学、Ｘ射线晶体学和结晶化学的发展又一次生动地证明了这一点．