Das Programm der Langen Nacht der Wissenschaft

19:00 - 23:00 | Humboldtstr. 8, 07743 Jena, Raum K018
3D in der Chemie oder die Röntgenbeugung an Kristallen
Stadtzentrum BehindertengerechtKinder

FSU: Institut für Anorganische und Analytische Chemie

Vor 99 Jahren bewies Max von Laue, dass Röntgenstrahlen an Kristallen gebeugt werden. Max von Laue erhielt dafür 1914 den Nobelpreis für Physik. Aufbauend auf den Arbeiten von Max von Laue begannen Wilhelm  Henry Bragg und William  Lawrence Bragg (Vater und Sohn) die Röntgenbeugung als Verfahren zur Strukturaufklärung von Kristallen einzusetzen. Für diese Arbeiten erhielten beide 1915 den Nobelpreis. Heute zählt die Röntgenbeugung zu den Standardverfahren bei der Strukturaufklärung von Festkörpern in den verschiedensten Bereichen. In der Chemisch-Geowissenschaftlichen Fakultät benutzt man das Verfahren zur strukturellen Charakterisierung neuer Verbindungen. Dafür müssen diese Verbindungen zunächst kristallisiert werden. Die Kristalle der Verbindung zeichnen sich durch eine Fernordnung aus, d. h. sie sind dreidimensional periodisch aus gleichbleibenden Struktureinheiten (Atome, Ionen, Moleküle) aufgebaut. Bekannte Kristalle des Alltages sind Kochsalz, Zucker, Schnee und Diamanten.

Bei der Strukturaufklärung werden Kristalle mit Röntgenlicht bestrahlt. Analog dem Schulversuch im Physikunterricht – bei dem ein Strichgitter mit Licht bestrahlt wird und durch Beugung und Interferenz auf einem Schirm farbige Linien entstehen – beobachtet man wegen des dreidimensionalen Gitters eines Kristalls statt Linien Punkte unterschiedlicher Intensität (Reflexe genannt).

Die Beugungsbilder werden auf einem Einkristalldiffraktometer mit einem Flächenzähler – der ähnlich wie eine Digitalkamera funktioniert – registriert.

Eine aufwendige mathematische Auswertung der Beugungsbilder ermöglicht die Bestimmung der Art und der Lage der Atome im Kristall. In dem Röntgenlabor des IAAC wird man eine Vielzahl von kristallinen Verbindungen aus der aktuellen Forschung unter dem Mikroskop betrachten können. Die Besucher erleben wie ein Kristall auf einem modernen Einkristalldiffraktometer montiert wird, wie die Beugungsbilder dieses Kristalls aussehen, wie die Datensammlung und die Auswertung erfolgt. Das Ergebnis des Beugungsexperimentes kann abschließend am Monitor mit einer 3D-Brille betrachtet werden.