Skript zum Fortgeschrittenen-Praktikum Durchführung einer Einkristall

39finden. Natürlich kennt der erfahrene Kristallograph in den meisten Fällen noch Tricks und Kniffe dierichtige Lösung herauszuholen. Dennoch sind gute Daten sehr wichtig.Nun besteht der Teil der Strukturlösung wie Sie ihn im Praktikum ausführen nicht nur im Auffindender richtigen Phasen der Reflexe, sondern es schließt sich immer ein zweiter Schritt, nämlich dieBerechnung einer Elektronendichtekarte an. Beide Schritte werden von einem Programm ausgeführt.Was hat es denn nun auf sich mit dem Begriff der Elektronendichtekarte ?Ich hatte ja bereits erwähnt daß das Ziel einer Einkristallstrukturbestimmung die Bestimmung derAtomlagen in der Elementarzelle beinhaltet oder genauer gesagt die Atomlagen in der asymmetrischenEinheit. Sind diese bekannt, kann die gesamte Struktur allmählich aufgebaut werden indem sämtlichein der betreffenden Raumgruppe vorkommenden Symmetrieelemente unter Berücksichtigung derTranslation auf die Atome in der asymmetrischen Einheit angewendet werden. Eigentlich ganz einfach.Die Frage ist nun ob wir am Ende einer Strukturlösung überhaupt Atome sehen, d. h. diese voneinanderunterscheiden können. Um eine Antwort geben zu können, müssen wir den Beugungsvorgangetwas detaillierter betrachten. An welchen Stellen im Kristall wird denn nun eigentlich dieRöntgenstrahlung gebeugt?Es ist nun so daß in der Röntgenbeugung die einfallende Röntgenstrahlung an den Elektronen derAtome gebeugt wird. Die einfallenden Röntgenwellen versetzen die Elektronen in Schwingung, wobeidiese zu oszillieren beginnen und ihrerseits Röntgenstrahlung emittieren. Diese emittierte Röntgenstrahlung(Röntgenreflex) wird mit einem Zählrohr gemessen. Dies bedeutet daß die eingestrahlteRöntgenstrahlung mit der Elektronenhülle der Atomkerne wechselwirkt. Im Gegensatz hierzu findetder Beugungsvorgang bei der Verwendung von Neutronenstrahlung (Neutronenbeugung) an denAtomkernen statt, da die Neutronen nicht mit den Elektronen sondern mit den Atomkernen wechselwirken.Dies hat für ganz bestimmte Anwendungen viele Vorteile. Da nun die Röntgenstrahlen mitden Elektronen der Atome wechselwirken erhalten wir in unserem Experiment daher ausschließlichInformationen über deren Elektronendichteverteilung. Die Elektronendichte in der Elementarzellewird sich natürlich an verschiedenen Stellen unterscheiden. Es wird Bereiche hoher Elektronendichtesowie Bereich niedriger Elektronendichte geben. An den Stellen, an denen die Elektronendichte sehrhoch ist, wir also Maxima erhalten, wird sich vermutlich ein Atom verbergen. Woher sonst sollte dieElektronendichte denn herkommen. Die Höhe des Elektronendichtemaximums wird natürlich davonabhängen über wieviel Elektronen ein Atom verfügt. Ein Uranatom wird natürlich ein viel höheresMaximum ergeben als beispielsweise ein Kohlenstoffatom. Um die Elektronendichteverteilung ausden gemessenen Intensitäten der Beugungsreflexe zu bestimmen, schließt sich also nach der eigentlichenStrukturlösung, d. h. der Berechnung der Phasen der Beugungsreflexe ein zweiter Schritt an(Abb. 9.6).Das Verfahren zur Berechnung der Elektronendichteverteilung ist sehr kompliziert und wird daherauch nicht näher erläutert. Es sei nur darauf hingewiesen daß es sich hierbei um eine Fourier-Synthesehandelt, welche die Berechnung einer dreidimensionalen Elektronendichtefunktion zum Ziel hat. Umdas Prinzip einer Strukturlösung zu verstehen, ist es auch überhaupt nicht notwendig alle Schritte imDetail nachvollziehen zu können. Wichtig ist nur daß Sie sich merken, daß das primäre Ergebnis einerEinkristallstrukturlösung unterschiedliche hohe Elektronendichtemaxima sind und daher a priori nichtentschieden werden kann, um welche Art von Atomen es sich handelt. Dies geschieht in einem weiterenSchritt, der Strukturverfeinerung