D3 Espectroscopia e Difração

Tópico

A difração de raios X deste vidro confirma experimentalmente a ausência de ordem de longo alcance, uma descoberta já estabelecida por outro modelo deste material: em vez de exibir os picos de Bragg nítidos e bem definidos típicos de um material com uma rede cristalina periódica, este vidro apresenta um halo amorfo, um padrão de difração amplo e difuso sem picos nítidos. A ausência de uma rede periódica de longo alcance neste vidro impede que seu padrão de difração forme os picos nítidos característicos de um cristal, resultando, em vez disso, neste halo amorfo.

Além da difração de raios X, a espectroscopia Raman, a espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e a ressonância magnética nuclear são utilizadas para determinar a especiação estrutural deste vidro: a distribuição das diferentes espécies estruturais, denominadas espécies Q seguidas por um número, que compõem sua rede. O fato de cada tetraedro de silício na rede estar conectado aos tetraedros vizinhos por meio de um número específico de átomos de oxigênio de ligação, entre zero e quatro, significa que esse mesmo número define a qual espécie Q aquele tetraedro pertence. Quanto maior o número de oxigênios de ligação, mais conectada essa unidade estrutural estará dentro da rede cristalina.

Conhecer essa distribuição de espécies estruturais, graças a essas três técnicas espectroscópicas, nos permite verificar outro dado estabelecido no mesmo modelo para esse conjunto: a proporção de oxigênios não ligantes em relação aos cátions formadores de rede. Como cada espécie estrutural possui um número conhecido de oxigênios não ligantes, o complemento de seus oxigênios ligantes, a distribuição completa das espécies estruturais nos permite calcular independentemente essa mesma proporção de oxigênios não ligantes em relação aos cátions formadores de rede e compará-la com o valor já estabelecido pelo outro modelo por outros meios.

Portanto, este modelo, desenvolvido utilizando difração de raios X e especiação estrutural, verifica dois aspectos distintos de outros dois modelos dentro deste conjunto: o halo amorfo confirma a ausência de ordem de longo alcance estabelecida pelo modelo que descreve a estrutura deste vidro, e a distribuição de espécies estruturais confirma a conectividade da rede estabelecida pelo modelo que descreve essa mesma conectividade. O fato de ambas as verificações serem baseadas nas mesmas técnicas espectroscópicas e de difração usadas para desenvolver este modelo significa que nenhuma delas depende de assumir, sem verificação experimental, o que os outros dois modelos já estabelecem.

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