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KristallstrukturanalyseZoomA-Z

Fachgebiet - Allgemeine Chemie, Analytische Chemie

Analytisches Verfahren zur Ermittlung der räumlichen Anordnung der Atome in kristallinen Festkörpern mit Hilfe von Röntgen-, Elektronen-, Synchrotron-, Protonen- oder Neutronenstrahlen, deren Wellenlängen etwa den Atomabständen in Kristallgittern entsprechen. Die häufigste Form der Kristallstrukturanalyse, die Röntgenstrukturanalyse, beruht auf der Beugung und Interferenz von Röntgenstrahlen an den Elektronen der Gitteratome (Röntgenbeugung).

Die methodischen Grundlagen der Kristallstrukturanalyse gehen auf Experimente von Laue u.a. (1912) zurück, der feststehende Einkristalle mit polychromatischem Röntgenlicht durchstrahlte (Laue-Diagramme). Bei der heute üblichen Drehkristallmethode wird der Einkristall um eine Achse senkrecht zur Richtung eines monochromatischen Röntgenstrahls gedreht. Dafür stehen automatisch arbeitende Geräte (Diffraktometer) zur Verfügung, die es erlauben, beliebige Netzebenenscharen des Kristalls in Reflexionsstellung zum einfallenden Röntgenstrahl zu bringen und die Intensität des gestreuten Röntgenstrahls zu messen. Computerprogramme berechnen dann neben den Lageparametern der Atome im Kristall auch die räumliche Geometrie des Moleküls einschließlich der entsprechenden Bindungsabstände und -winkel.

Neben den Verfahren zur Untersuchung von Einkristallen gibt es auch Pulvermethoden (Debye-Scherrer-Verfahren, Guinier-Verfahren). Diese werden oft routinemäßig zur Charakterisierung von pulverförmigen, mikrokristallinen Substanzen und Substanzgemischen eingesetzt.

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Ionisierende StrahlungLevel 145 min.

ChemieAllgemeine ChemieAtombau

Verschiedene Anwendungsmöglichkeiten von ionisierender Strahlung.

KristallstrukturanalyseLevel 145 min.

ChemieAllgemeine ChemieFeststoffe

Will man den atomaren Aufbau eines Kristalls bestimmen, so werden Verfahren der Kristallstrukturanalyse herangezogen. Mit Hilfe der Beugung von Strahlung, können räumliche Anordnungen der Atome in kristallinen Festkörpern analysiert werden. Diese Lerneinheit bietet eine Einführung in die Kristallstrukturanalyse. Es werden unterschiedliche Kristallstrukturanalyse-Verfahren vorgestellt.

Strukturanalyse von ProteinenLevel 130 min.

BiochemieArbeitsmethodenStrukturanalyse

Für die Aufklärung der Proteinstruktur, insbesondere ihres dreidimensionalen Aufbaus im Raum, sind vor allem zwei experimentelle Methoden entscheidend: 1. die Röntgenstrukturanalyse (X-ray crystallography) und 2. die multidimensionale NMR-Spektroskopie [Kernresonanzspektroskopie (nuclear magnetic resonance, NMR)

Strukturanalyse und ProteinkristallographieLevel 3120 min.

BiochemieArbeitsmethodenStrukturanalyse

Die Kenntnis der dreidimensionalen Struktur von Proteinen ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für das Verständnis der Beziehungen zwischen Struktur und Funktion. Dadurch ist sie u.a. für die gezielte Optimierung von Molekülen in der biotechnologischen und pharmazeutischen Forschung (Protein Engineering und Drug Design) unerlässlich.