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<title>Cristallografia</title>
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<div id="wx_article">
<wx:section level="1" title="Cristallografia" id="wxsec1"><h1 class="pagetitle" id="wx1">Cristallografia</h1>

<p id="wx2">La <b id="wx3">cristallografia</b> (dalle parole <a href="/wit/Lingua_greca" title="Lingua greca" wx:linktype="known" wx:pagename="Lingua_greca" wx:page_id="54787" id="wx4">greche</a> "crystallon" = "goccia gelata", con un significato che si estende a tutti i solidi con qualche grado di trasparenza, e "graphein" = "scrivere") è la scienza sperimentale che si occupa di determinare la disposizione degli <a href="/wit/Atomo" title="Atomo" wx:linktype="known" wx:pagename="Atomo" wx:page_id="326" id="wx5">atomi</a> nei <a href="/wit/Solido" title="Solido" wx:linktype="known" wx:pagename="Solido" wx:page_id="881844" id="wx6">solidi</a>. In passato, era lo studio scientifico dei <a href="/wit/Cristallo" title="Cristallo" wx:linktype="known" wx:pagename="Cristallo" wx:page_id="1361" id="wx7">cristalli</a>.</p>

<p id="wx8">Prima dello sviluppo della cristallografia per diffrazione dei raggi X (vedi sotto), lo studio dei cristalli era basato sulla geometria dei cristalli. Questo richiedeva la misurazione degli angoli che le facce di cristalli formavano rispetto agli assi di riferimento teorici (detti assi cristallografici). Tale misura veniva eseguita per mezzo di un <a href="/wit/Goniometro" title="Goniometro" wx:linktype="known" wx:pagename="Goniometro" wx:page_id="351158" id="wx9">goniometro</a>. La posizione nello spazio tridimensionale di ogni faccia del cristallo veniva tracciata su una <a href="/wit/Rete_stereografica" class="new" title="Rete stereografica" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Rete_stereografica" id="wx10">rete stereografica</a>, cioè una <a href="/wit/Rete_di_Wolff" class="new" title="Rete di Wolff" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Rete_di_Wolff" id="wx11">rete di Wolff</a> o una <a href="/wit/Rete_di_Lambert" class="new" title="Rete di Lambert" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Rete_di_Lambert" id="wx12">rete di Lambert</a>. In realtà, sulla rete veniva tracciata la normale di ogni faccia. Ogni punto veniva etichettato con il suo <a href="/wit/Indice_di_Miller" class="new" title="Indice di Miller" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Indice_di_Miller" id="wx13">indice di Miller</a>. Il modello finale permetteva di stabilire la <a href="/wit/Simmetria_%28mineralogia%29" class="new" title="Simmetria (mineralogia)" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Simmetria_(mineralogia)" id="wx14">simmetria</a> del cristallo.</p>

<p id="wx15">I metodi cristallografici adesso si basano sull'analisi dei pattern di <a href="/wit/Diffrazione" title="Diffrazione" wx:linktype="known" wx:pagename="Diffrazione" wx:page_id="831947" id="wx16">diffrazione</a> che emergono da un campione bersagliato da un raggio di qualche tipo. Il raggio non è sempre di natura elettromagnetica, sebbene i <a href="/wit/Raggi_X" title="Raggi X" wx:linktype="known" wx:pagename="Raggi_X" wx:page_id="3780" id="wx17">raggi X</a> siano il tipo di radiazione più usato. Per alcuni scopi si usano <a href="/wit/Elettrone" title="Elettrone" wx:linktype="known" wx:pagename="Elettrone" wx:page_id="1770" id="wx18">elettroni</a> o <a href="/wit/Neutrone" title="Neutrone" wx:linktype="known" wx:pagename="Neutrone" wx:page_id="8718" id="wx19">neutroni</a>, il che è possibile a causa delle proprietà ondulatorie delle particelle elementari. I raggi X sono utili per visualizzare le nubi elettroniche che compongono gli atomi, mentre i metodi di diffrazione di neutroni riveleranno i nuclei degli atomi. La diffrazione degli elettroni venne fatta per la prima volta nel 1927. Gli elettroni al contrario dei raggi X sono delle particelle cariche che quindi interagiscono fortemente con la materia. La diffrazione mediante elettroni è una tecnica molto usata per lo studio delle superfici. Si parla pertanto di <b id="wx20">diffrazione a raggi X</b>, <b id="wx21">diffrazione di neutroni</b> (o <i id="wx22">diffrazione neutronica</i>), e <b id="wx23">diffrazione di elettroni</b> (o <i id="wx24">diffrazione elettronica</i>). Se si parla semplicemente di <i id="wx25">diffrazione</i>, si intende a raggi X.</p>

<div id="wx_toc"/>

<a id="Teoria" name="Teoria"/>
<wx:section level="2" title="Teoria" id="wxsec2"><h2 id="wx26">Teoria</h2>

<p id="wx27">Per visualizzare un'immagine di un oggetto microscopico, si possono focalizzare i raggi di luce visibile tramite un sistema di <a href="/wit/Lente" title="Lente" wx:linktype="known" wx:pagename="Lente" wx:page_id="102311" id="wx28">lenti</a>, come nel <a href="/wit/Microscopio" title="Microscopio" wx:linktype="known" wx:pagename="Microscopio" wx:page_id="1417605" id="wx29">microscopio</a> ottico. Tuttavia, siccome la lunghezza d'onda della luce visibile è molto maggiore dei legami atomici e degli atomi stessi, è necessario usare una radiazione con lunghezze d'onda più corte, come i raggi X. Tuttavia, l'impiego di lunghezze d'onda più corte comporta l'abbandono della microscopia, perché è pressoché impossibile creare una lente capace di focalizzare questo tipo di radiazione. In generale, nella creazione di immagini di diffrazione, le uniche lunghezze d'onda usate sono quelle troppo corte per essere focalizzate.</p>

<p id="wx30">Questa difficoltà è la ragione per cui, per analizzare la struttura dei solidi, si usano i cristalli, che sono un materiale ideale grazie alla loro struttura altamente ordinata e ripetitiva. Un singolo fotone X diffratto da una nube elettronica non genererà un segnale abbastanza forte per essere rilevato dagli strumenti. Tuttavia, molti fotoni X diffratti da molte nubi elettroniche che si trovino approssimativamente nelle stesse posizioni e orientamenti relativi per tutto il cristallo genereranno una <a href="/wit/Interferenza" title="Interferenza" wx:linktype="known" wx:pagename="Interferenza" wx:page_id="39037" id="wx31">interferenza</a> costruttiva e quindi un segnale rilevabile. E questo vale anche per altri tipi di radiazione.</p>

<a id="Notazione" name="Notazione"/>
</wx:section><wx:section level="2" title="Notazione" id="wxsec3"><h2 id="wx32">Notazione</h2>

<ul id="wx33">
<li id="wx34">
<p id="wx35">Le coordinate tra <i id="wx36">parentesi quadre</i> come <b id="wx37">[100]</b> denotano una direzione (nello spazio reale).</p>
</li>
</ul>

<ul id="wx38">
<li id="wx39">
<p id="wx40">Le coordinate tra <i id="wx41">parentesi angolari</i> come <b id="wx42">&lt;100&gt;</b> denotano una <i id="wx43">famiglia</i> di direzioni che sono equivalenti a causa di operazioni di simmetria. Se si riferisce a un sistema cubico, questo esempio potrebbe significare le direzioni [100], [010], [001] oppure il negativo di una qualunque di tali direzioni.</p>
</li>
</ul>

<ul id="wx44">
<li id="wx45">
<p id="wx46">Le coordinate tra <i id="wx47">parentesi tonde</i> come (100) denotano la direzione delle normali ai piani.</p>
</li>
</ul>

<ul id="wx48">
<li id="wx49">
<p id="wx50">Le coordinate tra <i id="wx51">parentesi graffe</i> come <b id="wx52">{100}</b> denotano una famiglia di normali al piano che sono equivalenti a causa di operazioni di simmetria, in modo analogo in cui le parentesi angolari denotano una famiglia di direzioni.</p>
</li>
</ul>

<a id="Tecnica" name="Tecnica"/>
</wx:section><wx:section level="2" title="Tecnica" id="wxsec4"><h2 id="wx53">Tecnica</h2>

<p id="wx54">Alcuni materiali studiati con la cristallografia, il <a href="/wit/DNA" title="DNA" wx:linktype="known" wx:pagename="DNA" wx:page_id="659892" id="wx55">DNA</a> per esempio, non si presentano in natura come cristalli. Tipicamente, tali molecole vengono poste in soluzione e lasciate cristallizare nel corso di giorni, settimane, o mesi tramite la diffusione di vapore. Una goccia di soluzione contenente la sostanza in oggetto, una soluzione tampone, e i precipitanti viene sigillata in un contenitore con un serbatoio contenente una soluzione <a href="/wit/Igroscopica" title="Igroscopica" wx:linktype="known" wx:pagename="Igroscopica" wx:page_id="224162" id="wx56">igroscopica</a>. L'acqua nella goccia si diffonde fino al serbatoio, accrescendo lentamente la concentrazione e permettendo al cristallo di formarsi. Se la concentrazione dovesse crescere più rapidamente, la molecola precipiterebbe semplicemente fuori dalla soluzione, producendo granuli disordinati invece di un cristallo ordinato e quindi utilizzabile.</p>

<p id="wx57">Dopo aver ottenuto un cristallo, i dati possono essere racccolti usando un fascio di radiazione. Sebbene molte università impegnate nella ricerca cristallografica hanno la propria attrezzatura per produrre raggi X, spesso come sorgenti di raggi X si usano <a href="/wit/Sincrotrone" title="Sincrotrone" wx:linktype="known" wx:pagename="Sincrotrone" wx:page_id="97251" id="wx58">sincrotroni</a> condivisi, dato che tali sorgenti possono generare dei pattern più puri e completi. Le sorgenti di sincrotrone producono fasci di raggi molto più intensi, perciò la raccolta dei dati richiede solo una frazione del tempo che sarebbe necessario con sorgenti più deboli.</p>

<p id="wx59">Produrre un'immagine da un pattern di diffrazione richiede della matematica sofisticata e spesso un procedimento iterativo di <i id="wx60">modellazione e raffinamento</i>. In questo procedimento, i pattern di diffrazione predetti matematicamente in base a una stuttura ipotizzata sono comparati ai pattern effettivamente generati dal campione cristallino. Idealmente, i ricercatori fanno più tentativi iniziali, che tramite raffinamento convergono sulla stessa risposta. I modelli vengono raffinati finché i loro pattern predetti corrispondono ad un massimo livello che si più raggiungere senza una radicale revisione del modello. Questo è un procedimento molto meticoloso, ma è stato facilitato dall'uso dei computer.</p>

<p id="wx61">I metodi matematici per l'analisi dei dati di diffrazione si applicano solo ai <i id="wx62">pattern</i>, che a loro volta si presentano solamente quando le onde sono diffratte da schiere ordinate. Pertanto, la cristallografia si applica quasi esclusivamente ai cristalli, o alle molecole che possono essere fatti cristallizzare a scopo di misurazione. Nonostante ciò, una certa quantità di informazione molecolare può venire dedotta dai pattern che sono generati da fibre e polveri, che, per quanto non perfetti come un cristallo monolitico, possono esibire un certo ordine. Questo livello di ordine può essere sufficiente per dedurre la struttura di molecole semplici, o per determinare le caratteristiche grossolane di molecole più complicate (per esempio, la struttura a doppia elica del <a href="/wit/DNA" title="DNA" wx:linktype="known" wx:pagename="DNA" wx:page_id="659892" id="wx63">DNA</a>, è stata dedotta da un pattern di diffrazione a raggi X generato da un campione fibroso).</p>

<a id="Scienza_dei_materiali" name="Scienza_dei_materiali"/>
</wx:section><wx:section level="2" title="Scienza dei materiali" id="wxsec5"><h2 id="wx64">Scienza dei materiali</h2>

<p id="wx65">La cristallografia è uno strumento impegato spesso da scienziati dei materiali. Nei cristalli singoli, gli effetti della disposizione cristallina degli atomi è spesso facile da vedere a occhio nudo, perché le forme naturali dei cristalli riflettono la struttura atomica. Inoltre, le proprietà fisiche sono spesso determinate dai difetti nel cristallo. La comprensione delle strutture cristalline è un importante prerequisito della comprensione dei difetti cristallografici.</p>

<p id="wx66">Parecchie altre proprietà fisiche sono connesse alla cristallografia. Per esempio, i minerali che compongono l'<a href="/wit/Argilla" title="Argilla" wx:linktype="known" wx:pagename="Argilla" wx:page_id="116520" id="wx67">argilla</a> formano stutture lamellari piccole e piatte. L'argilla può essere deformata facilmente perché le particelle lamellari possono scivolare una sull'altra nel piano delle lamelle, e tuttavia rimanere fortemente connesse nella direzione perpendicolare alle lamelle.</p>

<p id="wx68">Per fare un altro esempio, il <a href="/wit/Ferro" title="Ferro" wx:linktype="known" wx:pagename="Ferro" wx:page_id="1924" id="wx69">ferro</a>, quando viene riscaldato, si trasforma da una struttura cubica a corpo centrato (bcc) a una cubica a facce centrate (fcc) corrispondente all'<a href="/wit/Allotropia" title="Allotropia" wx:linktype="known" wx:pagename="Allotropia" wx:page_id="1335078" id="wx70">allotropo</a> ferro γ. La struttura fcc è una struttura impaccata stretta, mentre la struttura bcc non lo è, il che spiega perché il volume del ferro diminuisce quando avviene questa trasformazione.</p>

<p id="wx71">La cristallografia è utile nell'identificazione di fase: cioè, quando si esegue qualche tipo di elaborazione su un materiale, è spesso desiderabile ricavare quali composti e quali fasi sono presenti nel materiale. Ogni fase ha una disposizione degli atomi caratteristica. Si possono usare tecniche come la <a href="/wit/Diffrazione" title="Diffrazione" wx:linktype="known" wx:pagename="Diffrazione" wx:page_id="831947" id="wx72">diffrazione</a> a raggi X per identificare quali pattern sono presenti nel materiale, e così quali composti sono presenti (si noti: il problema della determinazione delle "fasi" entro un materiale non dovrebbe essere confusa con il problema più generale della "determinazione di fase", che si riferisce alla fase delle onde che si diffrangono dai piani del cristallo, e che è un passo necessario nell'interpretazione dei pattern di diffrazione più complicati).</p>

<p id="wx73">La cristallografia tratta anche l'enumerazione dei pattern di simmetria che possono essere formati da atomi in un cristallo, e per questa ragione ha a che fare con la <a href="/wit/Teoria_dei_gruppi" title="Teoria dei gruppi" wx:linktype="known" wx:pagename="Teoria_dei_gruppi" wx:page_id="85128" id="wx74">teoria dei gruppi</a> e con la geometria.</p>

<a id="Biologia" name="Biologia"/>
</wx:section><wx:section level="2" title="Biologia" id="wxsec6"><h2 id="wx75">Biologia</h2>

<p id="wx76">La cristallografia a raggi X è il metodo principale per determinare le conformazioni molecolari delle <a href="/wit/Macromolecole" title="Macromolecole" wx:linktype="known" wx:pagename="Macromolecole" wx:page_id="107982" id="wx77">macromolecole</a> biologiche, particolarmente delle <a href="/wit/Proteina" title="Proteina" wx:linktype="known" wx:pagename="Proteina" wx:page_id="3451" id="wx78">proteine</a> e degli <a href="/wit/Acido_nucleico" title="Acido nucleico" wx:linktype="known" wx:pagename="Acido_nucleico" wx:page_id="403" id="wx79">acidi nucleici</a> come il <a href="/wit/DNA" title="DNA" wx:linktype="known" wx:pagename="DNA" wx:page_id="659892" id="wx80">DNA</a> e l'<a href="/wit/RNA" title="RNA" wx:linktype="known" wx:pagename="RNA" wx:page_id="3711" id="wx81">RNA</a>. La prima struttura cristallina di una macromolecola fu risolta nel 1958<sup id="_ref-0" class="reference"><a href="#_note-0" title="" wx:fragment="_note-0" wx:linktype="note" id="wx82"/></sup>.</p>

<p id="wx83">La banca dati delle proteine (Protein Data Bank, o PDB) è un database di strutture di proteine e altre macromolecole biologiche, liberamente accessibile al sito <a href="http://www.rcsb.org" class="external free" wx:linktype="external" rel="nofollow" id="wx84">http://www.rcsb.org</a>. Il software <a href="/wit/Rasmol" class="new" title="Rasmol" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Rasmol" id="wx85">Rasmol</a> può essere usato per visualizzare strutture molecolari biologiche.</p>

<p id="wx86">La cristallografia a elettroni è stata usata per determinare le strutture di alcune proteine, principalmente le proteine di membrana e i capsidi virali.</p>

<a id="Scienziati" name="Scienziati"/>
</wx:section><wx:section level="2" title="Scienziati" id="wxsec7"><h2 id="wx87">Scienziati</h2>

<p id="wx88">Di seguito è riportata una lista di scienziati che si sono distinti per i loro studi in cristallografia.</p>

<div style="-moz-column-count:3; column-count:3;" id="wx89">
<ul id="wx90">
<li id="wx91"><a href="/wit/William_Henry_Bragg" title="William Henry Bragg" wx:linktype="known" wx:pagename="William_Henry_Bragg" wx:page_id="1382715" id="wx92">William Henry Bragg</a></li>

<li id="wx93"><a href="/wit/William_Lawrence_Bragg" title="William Lawrence Bragg" wx:linktype="known" wx:pagename="William_Lawrence_Bragg" wx:page_id="1382784" id="wx94">William Lawrence Bragg</a></li>

<li id="wx95"><a href="/wit/Auguste_Bravais" title="Auguste Bravais" wx:linktype="known" wx:pagename="Auguste_Bravais" wx:page_id="1071981" id="wx96">Auguste Bravais</a></li>

<li id="wx97"><a href="/wit/Pierre_Curie" title="Pierre Curie" wx:linktype="known" wx:pagename="Pierre_Curie" wx:page_id="381572" id="wx98">Pierre Curie</a></li>

<li id="wx99"><a href="/wit/Francis_Crick" title="Francis Crick" wx:linktype="known" wx:pagename="Francis_Crick" wx:page_id="94088" id="wx100">Francis Crick</a></li>

<li id="wx101"><a href="/wit/Boris_Delone" title="Boris Delone" wx:linktype="known" wx:pagename="Boris_Delone" wx:page_id="917634" id="wx102">Boris Delone</a></li>

<li id="wx103"><a href="/wit/Paul_Peter_Ewald" class="new" title="Paul Peter Ewald" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Paul_Peter_Ewald" id="wx104">Paul Peter Ewald</a></li>

<li id="wx105"><a href="/wit/Rosalind_Franklin" title="Rosalind Franklin" wx:linktype="known" wx:pagename="Rosalind_Franklin" wx:page_id="82415" id="wx106">Rosalind Franklin</a></li>

<li id="wx107"><a href="/wit/Ren%C3%A9_Just_Ha%C3%BCy" title="René Just Haüy" wx:linktype="known" wx:pagename="René_Just_Haüy" wx:page_id="1395606" id="wx108">René Just Haüy</a></li>

<li id="wx109"><a href="/wit/Carl_Hermann" class="new" title="Carl Hermann" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Carl_Hermann" id="wx110">Carl Hermann</a></li>

<li id="wx111"><a href="/wit/Robert_Huber" title="Robert Huber" wx:linktype="known" wx:pagename="Robert_Huber" wx:page_id="1831294" id="wx112">Robert Huber</a></li>

<li id="wx113"><a href="/wit/Ernest-Fran%C3%A7ois_Mallard" class="new" title="Ernest-François Mallard" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Ernest-François_Mallard" id="wx114">Ernest-François Mallard</a></li>

<li id="wx115"><a href="/wit/Georges_Friedel" class="new" title="Georges Friedel" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Georges_Friedel" id="wx116">Georges Friedel</a></li>

<li id="wx117"><a href="/wit/Charles-Victor_Mauguin" class="new" title="Charles-Victor Mauguin" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Charles-Victor_Mauguin" id="wx118">Charles-Victor Mauguin</a></li>

<li id="wx119"><a href="/wit/William_Hallowes_Miller" class="new" title="William Hallowes Miller" wx:linktype="unknown" wx:pagename="William_Hallowes_Miller" id="wx120">William Hallowes Miller</a></li>

<li id="wx121"><a href="/wit/Dorothy_Crowfoot_Hodgkin" title="Dorothy Crowfoot Hodgkin" wx:linktype="known" wx:pagename="Dorothy_Crowfoot_Hodgkin" wx:page_id="1587951" id="wx122">Dorothy Crowfoot Hodgkin</a></li>

<li id="wx123"><a href="/wit/Max_Perutz" title="Max Perutz" wx:linktype="known" wx:pagename="Max_Perutz" wx:page_id="685832" id="wx124">Max Perutz</a></li>

<li id="wx125"><a href="/wit/Hugo_Rietveld" class="new" title="Hugo Rietveld" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Hugo_Rietveld" id="wx126">Hugo Rietveld</a></li>

<li id="wx127"><a href="/wit/Jean-Baptiste_L._Rom%C3%A9_de_l%27Isle" class="new" title="Jean-Baptiste L. Romé de l'Isle" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Jean-Baptiste_L._Romé_de_l'Isle" id="wx128">Jean-Baptiste L. Romé de l'Isle</a></li>

<li id="wx129"><a href="/wit/Constance_Tipper" class="new" title="Constance Tipper" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Constance_Tipper" id="wx130">Constance Tipper</a></li>

<li id="wx131"><a href="/wit/Don_Craig_Wiley" class="new" title="Don Craig Wiley" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Don_Craig_Wiley" id="wx132">Don Craig Wiley</a></li>

<li id="wx133"><a href="/wit/Ada_Yonath" class="new" title="Ada Yonath" wx:linktype="unknown" wx:pagename="Ada_Yonath" id="wx134">Ada Yonath</a></li>
</ul>
</div>

<a id="Note" name="Note"/>
</wx:section><wx:section level="2" title="Note" id="wxsec8"><h2 id="wx135">Note</h2>

<ol class="references" id="wx136">
<li id="_note-0"><a href="#_ref-0" title="" wx:fragment="_ref-0" wx:linktype="noteref" id="wx137"><b id="wx138">^</b></a>
<p id="wx139">Kendrew, J.C. et al. (1958) "A three-dimensional model of the myoglobin molecule obtained by X-ray analysis". Nature <b id="wx140">181</b>, 662-666</p>
</li>
</ol>

<a id="Bibliografia" name="Bibliografia"/>
</wx:section><wx:section level="2" title="Bibliografia" id="wxsec9"><h2 id="wx141">Bibliografia</h2>

<ul id="wx142">
<li id="wx143">
<p id="wx144">M.V. Di Carlo, <i id="wx145">Trattato di cristallografia</i>, Hoepli (1920)</p>
</li>

<li id="wx146">
<p id="wx147">R. Di Germano, <i id="wx148">Introduzione alla cristallografia</i>, Libreria Editrice Universitaria Levrotto &amp; Bella (1978)</p>
</li>
</ul>
</wx:section></wx:section></div>
<div id="wx_categorylinks">
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<div id="wx_languagelinks">
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