химический каталог




Молекулярная биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

ия вещества. Эти методы — химия и оптика в широком смысле слова, т. е. изучение взаимбдействия вещества со светом во всем допустимом диапазоне длин электромагнитных волн — от рентгеновских до радиоволн. Химия расшифровывает первичную структуру белковых цепей, а также структуру функциональных центров белковых глобул, в, частности активных центров ферментов (см. гл. б). Однако химия (биохимия) как таковая не может установить пространственное строение молекулы белка или нуклеиновой кислоты.

Рентгенография дает прямую информацию о строении вещества, о расположении атомов в молекулах. Рентгеновские лучи, т. е. электромагнитные волны с длиной порядка 1 А, рассеиваются на электронных оболочках атомов. Интерференция волн, рассеянных веществом, приводит к возникновению дифракционной картины. При рассеянии на кристалле можно рассматривать дифракцию как «отражение» рентгеновских лучей плоскостями кристаллической решетки. Дифракция наблюдается, если рассеянные волны находятся в фазе, т. е. разность хода равна целому числу п волн. Если расстояние между плоскостями равно d, то условие дифракции (отражения) дается известной формулой Брэгга — Вульфа

rcA, = 2<2sin0, (5,1)

где 8 — угол между направлением падающего луча и кристаллической плоскостью.

Дифракция рентгеновских лучей на кристаллах происходит потому, что периоды решетки, межатомные расстояния d в решетке (1—4 А) имеют тот же порядок величиньг, что и длины волн "к (чаще всего пользуются /Са-излучением Си с X = 1,54 А).

Допустим, что рассеивающая система состоит из двух центров (атомов), находящихся на расстоянии г друг от друга (рис. 5.1). Плоская волна, падающая на центры, возбуждает их электроны, и сами центры становятся источниками вторичных сферических волн (ср. стр. 156). Электрическое поле падающей волны есть

Е = Аехр[/(кг + ф)1, (5,2)

где А—амплитуда волны, ф — начальная фаза, к—волновой вектор, имеющий направление распространения волны, направление луча, численно равный |к| = 2яД. Найдем разность хода волн, рассеянных двумя центрами, показанными на рис. 5.1. Поместив начало координат в один из них, получаем

Рнс. 5.1. Схема двух

kr — k0r=sr. (5,3)

центровой рассеивающей дЛИна волны X не меняется; вектоо

системы. , , s = к— ко отличен от нуля, так как различны направления векторов к и к0. Если

А — амплитуда падающей волны, то рассеивающий центр в точке

г дает волну

?' = Л/ехр[*'(8г)], (5,4)

где f — рассеивающая сила центра, зависящая от его электронной плотности. Вектор s перпендикулярен отражающей плоскости. Нетрудно показать, что

s = 4rtsin8A. (5,5)

Дифракция на системе из N рассеивающих центров характеризуется суммой выражений (5,4). Величина

N

F(s)=2//exp[/(sr/)] (5,6)

называется структурной амплитудой рассеяния. Если рассеивающие центры распределены непрерывно, сумма (5,6) заменяется интегралом типа интеграла Фурье

F(s)= \ 9(r)exp[i{sr)]dVn (5,7)

где р(г)—средняя по времени электронная плотность системы, uVr — элемент рассеивающего объема.

Если системой является изолированный сферически симметричный атом, то последний интеграл приобретает вид

оо

f(s) = \ 4nr*p(r)^±dr. (5,8)

Это выражение для рассеивающей силы атома непосредственно зависит от распределения электронной плотности р(г). Величина f(s) называется атомным или структурным фактором. Ее значения для любых атомов при различных s табулированы. При s —> 0, т. е. при нулевом угле рассеяния,

f (0) = J 4яг2р (г) dr = N (5,9)

о

(М — число электронов в атоме). Рассеяние рентгеновских лучей тем сильнее, чем больше атомный номер, для водорода оно наименьшее.

Наиболее богатая дифракционная картина и соответственно наиболее детальная информация о межатомных расстояниях получается при исследовании кристаллов. В кристалле атомы расположены периодично; электронная плотность р(#, у, г) является периодической функцией координат х, у, г. Интеграл Фурье, аналогичный (5,7), имеет в этом случае вид

а Ь с

Fflki ~ ~аТс J J J Р (*> У> 2) еХр 12яг ^а + k^b dX dy dz ~

ООО

Jp(r)exp[2rf(Hr)]dpri (5,10)

где a, b, с — периоды кристаллической решетки, т.-е. длины ребер элементарной ячейки, Vo — объем ячейки. Вектор Н = S/2TC имеет компоненты hja, kjb, Ijc (h,k,l — целые числа). При рассеянии периодической структурой амплитуда рассеяния отлична от нуля лишь при этих значениях компонент вектора Н. Для составляющей вектора разности хода s в направлении х имеем, согласно (5,5), 2nh/a — 4я sin 8Д, т.е. мы вновь получаем условие (5,1) в форме

AA, = 2asin0.

В общем случае, если вектор г равен одному из трех осевых векторов а, Ь, с, мы получим три условия Лауэ

Нша/Й=1, НшЬ/?=1, Ндыс//=1. (5,11)

Векторы а, Ь, с характеризуют структуру кристаллической решетки. Целые числа h, k> I (миллеровские индексы) определяют все возможные кристаллические плоскости, от которых «отражаются» рентгеновские лучи. Соответствующие межплоскостные расстояния йкы различны для разных индексов. На рис. 5.2 показаны сечения различных систем отражающих плоскостей в

страница 97
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228

Скачать книгу "Молекулярная биофизика" (4.80Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
вата для утепления пола
http://taxiru.ru/zakon69-2/
посуда для индукционной плиты купить в интернет магазине новосибирск
летучий корабль спектакль

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.06.2017)