Neutron diffraction a review of structural studies of short hydrogen bounds

Abstract

Recent advances in the technology of fissionbased nuclear reactors and pulsed neutron sources have vastly increased the intensity that can be obtained in a neutron beam making available a powerful technique for the investigation of important aspects of atomic and molecular structures and dynamics not easily accessible by other means Unlike Xrays the scattering of neutrons is much less dependent on the atomic number of the atom involved those making the determination of the positions of hydrogen nuclei as easy as those of heavier nuclei Similarly a combination of Xray and neutron diffraction data can be used to reveal the changes in electron distribution that atoms undergo in the formation of a chemical bond Neutron crystallography has been extensively used for the location of hydrogen atoms in general and hydrogen bonding studies have been of particular interest in recent years in attempting to understand the nature of the short (strong) hydrogen bond observed in various chemical compounds The present review gives some basic concepts of elastic neutron scattering and the results of several studies involving short hydrogen bonds in chelated structures and dime ric cations the effects of deuteration (isotope effects) and studies concerning electron density distribution are summarized with special reference to the work done by the author Further trends in this area of research are identified and generalizations drawn from the structural studies done in the past few years are presented

أفسحت تقدمات الصناعة الحديثة في تفاعلات الانشطار النووي ومصادر النيترون النابض في المجالات العريضة لما يمكن الحصول عليه من شدة الشعاع النيتروني إجراء دراسات واختبارات وفنية في دراسة التركيب والحركات الداخلية للذرة والجزيء التي كان متعذر القيام بها بأي وسائل أخرى وليس كما هو الحال في أشعة إكس فتأثر النيترونات يعتمد بدرجة قليلة على العدد الذري للذرة المشتركة جاعلا تعين أوضاع نواة الأيدروجين بواسطة الحيود النيتروني معدا وكذلك أيضا بالنسبة لأنوية العناصر الثقيلة وبالمثل يمكن التحقيق من التغيرات التي تحدث عند تكوين الرابط الكيميائي في توزيع الإلكترونات داخل الذرات باستخدام أشعة إكس والحيود النيتروني مجتمعين ويستعمل علم النيترون البللوري بكثرة في تحديد مواضع ذرات الهيدروجين وكذلك دراسة الأربطة الهيدروجينية والتي تم ملاحظتها في المركبات الكيماوية المختلفة والتي أصبحت من الأهمية في الأعوام الحديثة وتعطي المناظرة الحديثة بعض الفروض الأساسية عن مطاطية النيترون المتبعثر والنتائج العديدة من الدراسات وتأثير عملية الديوثيرات (تأثير الظواهر العلوية) في التركيب الداخلي للمركبات المترابطة والمسئول عنها الروابط الهيدروجينية القصيرة وفي الكانيونات الثنائيةودراسات أخرى مسئولة عن توزيع الكثافة الإلكترونية كلها تشير بصفة خاصة عن العمل الذي قام به المؤلف واتجاه آخر في مجال البحث تم تعينها وتعميمها من توضيح الدراسات التركيبية والتي تم دراستها في الأعوام السابقة سيتم إبرازها