Etudes par diffraction de rayons X (10)

 

 

 

La structure de l'eau n'a pas été encore complètement établie, même dans les conditions normales, malgré une histoire riche en investigations débutant par des travaux à partir de diffraction de rayons X en 1930-1931. La diffraction de rayons X est une méthode toujours utilisée aujourd'hui, notamment pour des expériences sur l'eau à l'état supercritique.

 

 

 

a) Généralités

 

 

La diffraction des rayons X est essentiellement une technique très efficace d'investigation des structures cristallines. Les rayons X sont un rayonnement électromagnétique de courte longueur d'onde, comprise entre environ 10 pm et 1000 pm. Les pionniers de la physique du solide ont découvert la structure cristalline de nombreux solides simples grâce à cette technique. Plus récemment, elle a permis de découvrir la structure cristalline de nombreuses molécules complexes d'importance biologique notamment. Le phénomène d'interférence est à la base du principe de diffraction de rayons X. En effet, la diffraction est observée lorsqu'un objet sur le parcours de radiations (en l'occurrence de rayons X), provoque l'interférence de ces radiations. Pour une structure cristalline on peut ainsi, grâce à l'équation de Bragg, calculer la séparation des atomes puis déduire les géométries formées par ces atomes.

 

 

 

b) Instrumentation

 

 

Dans un diffractomètre à rayons X, on produit un faisceau de rayons X en bombardant un métal par des électrons rapides. Le faisceau traverse une fente ménagée sur un écran et irradie l'échantillon. Les instruments modernes permettent une détection électronique des signaux de diffraction et un dépouillement automatique des données par un ordinateur relié directement au diffractomètre.

 

Les études à partir de diffraction de rayons X dans l'eau à hautes températures et hautes pressions, ont souvent connu des problèmes techniques : la trop faible dispersion du faisceau par le petit volume de l'échantillon d'une cellule aux hautes températures et pressions, l'élimination des réflexions de Bragg de la cellule cristalline, une échelle trop étroite pour les mesures due aux contraintes géométriques de la cellule.

Mais de gros progrès dans la diffraction des rayons X ont toutefois été réalisés pour les hautes températures et pressions.

La méthode la plus utilisée est la diffraction énergie-dispersive avec une cellule en nitrure de bore ou avec des parties en diamants, avec laquelle des pressions de 10 GPa et des températures de 1OOO°C sont possibles. Cet équipement est approprié pour les liquides contenant des métaux lourds, mais pas pour les liquides comme l'eau. Dans

 

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