ANÁLISIS POR RAYOS X

 

Existen dos métodos de análisis químico que utilizan rayos X.

En el análisis de difracción por rayos X, los rayos X que inciden sobre la muestra son reflejados por la misma y se reciben en un detector de rayos X para producir el espectro de reflexión como lo indica la figura 5. El espectro de reflexión se llama espectro de difracción por rayos X y es característico de cada sustancia. En una mezcla cada sustancia de la misma produce su propio espectro de difracción como si estuviera sola independiente del resto de las otras sustancias de la mezcla.

Los rayos X son radiaciones electromagnéticas al igual que la luz pero de longitud de ondas muchísimo más pequeñas, casi en el rango de 0,1 a 100 Ap. Los rayos X usados en el análisis por difracción (XRD) tienen una longitud de onda entre 0,5 y 2,5 A.

Esto es porque esta longitud corresponde a la del radio del átomo o ión, o la distancia entre ellos y luego puede penetrar al cristal.

Cuando un rayo X colisiona un átomo, los electrones firmemente enlazados en el átomo difractan rayos X de la misma longitud de onda del rayo incidente y los electrones enlazados débilmente difractan rayos X de longitud de onda ligeramente superior a la del rayo incidente.

RAYOS Y CRISTAL

- Estado cristalino: Un cristal puede definirse como átomos distribuidos regularmente en tres dimensiones. Los sólidos que no son cristalinos son amorfos como el vidrio.

- Estructura de cristal: Los átomos de un cristal constituyen lo que conocemos como puntos de red. La estructura periódica y la simetría de la distribución espacial de los átomos en el cristal se pueden expresar usando una unidad de periodicidad en el punto de red (ángulo a, R, y) Bravaís demostró que hay 14 tipos de estructuras cristalinas diferentes en la naturaleza.

- Plano cristalino: Se conoce como plano cristalino al plano en el que los átomos se encuentran ordenados en filas. El plano cristalino refleja a los rayos X como el espejo refleja a la luz.

DIFRACCIÓN DE RAYOS X EN UN CRISTAL

Cuando inciden rayos X sobre cualquier forma de materia, son parcialmente reflejados en todas direcciones por los átomos de la materia. Cuando estos átomos poseen una distribución tridimensional regular y uniforme, los rayos X reflejados son reforzados mutuamente para mostrar el fenómeno de difracción bajo condiciones especiales.

La difracción de rayos X por parte de cristales puede explicarse simplemente por el modelo de Bragg que dice: "los rayos X son reflejados por un plano donde los átomos están distribuidos en un cristal". Es decir, si una red cristalina que posee interplanares refleja una parte de los rayos X de longitud de onda , esta onda difiere en su trayectoria de una distancia de sen de la onda reflejada por el plano adyacente. Cuando estas trayectorias difieren en un nϊmero entero de longitud de onda, los rayos X reflejados son reforzados; de otra formase anulan unos a otros.

Los rayos X son después de todo difractados solamente en la dirección 2 0 que está determinada por la siguiente ecuación.

(n es un número entero)

DIFERENCIAS ENTRE DIFRACCIÓN POR RAYOS X Y REFLEXIÓN DE LUZ

1. El haz difractado por un cristal está constituido por rayos difractados por todos los átomos del cristal que estén en el paso del haz incidente. La reflexión de luz ocurre solamente en una delgada capa superficial.

2. La difracción de rayos X monocromáticos ocurre solamente en aquellos ángulos particulares de incidencia que satisfacen la ley de Bragg. La reflexión de luz visible ocurre en cualquier ángulo de incidencia.

3. La reflexión de luz visible por un buen espejo ocurre casi con una eficiencia de 100%. La intensidad de los rayos X difractados es extremadamente pequeña comparada con la luz incidente.

LA DIFRACCIÓN POR RAYOS X EN LA CARACTERIZACIÓN DE DISPERSIONES SÓLIDAS Y/O INCLUSIONES SÓLIDAS

Recientemente, las ciclodextrinas se han utilizado ampliamente en la industria farmacéutica por su disponibilidad para formar inclusiones complejas que favorecen la disolución de fármacos como warfarina, indometacina, diazepam, acetaminofeno, hidrocortisona acetato.

Todas estas drogas presentan un espectro de difracción por rayos X típico de una sustancia cristalina. Sin embargo esta cristalinidad se va perdiendo a medida que se va formando la inclusión sólida, y esto se puede apreciar observando el espectro de difracción por rayos X del producto filial. Se puede así determinar el mejor método de obtención de la inclusión sólida (figura 6).