Etudes par diffraction de rayons X (10)

La structure de l'eau n'a pas �t� encore compl�tement �tablie, m�me dans les conditions normales, malgr� une histoire riche en investigations d�butant par des travaux � partir de diffraction de rayons X en 1930-1931. La diffraction de rayons X est une m�thode toujours utilis�e aujourd'hui, notamment pour des exp�riences sur l'eau � l'�tat supercritique.

a) G�n�ralit�s

La diffraction des rayons X est essentiellement une technique tr�s efficace d'investigation des structures cristallines. Les rayons X sont un rayonnement �lectromagn�tique de courte longueur d'onde, comprise entre environ 10 pm et 1000 pm. Les pionniers de la physique du solide ont d�couvert la structure cristalline de nombreux solides simples gr�ce � cette technique. Plus r�cemment, elle a permis de d�couvrir la structure cristalline de nombreuses mol�cules complexes d'importance biologique notamment. Le ph�nom�ne d'interf�rence est � la base du principe de diffraction de rayons X. En effet, la diffraction est observ�e lorsqu'un objet sur le parcours de radiations (en l'occurrence de rayons X), provoque l'interf�rence de ces radiations. Pour une structure cristalline on peut ainsi, gr�ce � l'�quation de Bragg, calculer la s�paration des atomes puis d�duire les g�om�tries form�es par ces atomes.

b) Instrumentation

Dans un diffractom�tre � rayons X, on produit un faisceau de rayons X en bombardant un m�tal par des �lectrons rapides. Le faisceau traverse une fente m�nag�e sur un �cran et irradie l'�chantillon. Les instruments modernes permettent une d�tection �lectronique des signaux de diffraction et un d�pouillement automatique des donn�es par un ordinateur reli� directement au diffractom�tre.

Les �tudes � partir de diffraction de rayons X dans l'eau � hautes temp�ratures et hautes pressions, ont souvent connu des probl�mes techniques : la trop faible dispersion du faisceau par le petit volume de l'�chantillon d'une cellule aux hautes temp�ratures et pressions, l'�limination des r�flexions de Bragg de la cellule cristalline, une �chelle trop �troite pour les mesures due aux contraintes g�om�triques de la cellule.

Mais de gros progr�s dans la diffraction des rayons X ont toutefois �t� r�alis�s pour les hautes temp�ratures et pressions.

La m�thode la plus utilis�e est la diffraction �nergie-dispersive avec une cellule en nitrure de bore ou avec des parties en diamants, avec laquelle des pressions de 10 GPa et des temp�ratures de 1OOO�C sont possibles. Cet �quipement est appropri� pour les liquides contenant des m�taux lourds, mais pas pour les liquides comme l'eau. Dans

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