高中化学选择性必修二 第3章 微项目 青蒿素分子的结构测定

学习小结
应用体验 用X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定结果为：晶 胞为面心立方最密堆积，铜原子直径为d pm，又知铜的密度为b g·cm－3，
则阿伏加德罗常数NA＝_6b_4d_3_2_×__1_0_3_0 _m_o_l_－_1_。
解析 晶胞为面心立方最密堆积，则晶胞的面对角线为铜原子半径的 4 倍，
本课结束
微项目 青蒿素分子的结构测定—— 晶体在分子结构测定中的应用
项目学习目标
1.了解测定分子结构的一般思路与方法，认识晶体对于分子结构测定 的独特意义。
2.知道利用晶体X射线衍射能够测定原子坐标进而确定分子的空间结 构，是测定分子结构的重要手段。
3.体会分子结构测定对于建立与优化物质结构理论模型，认识、解释 和预测物质性质具有重要价值。
_确__定__含__有__的__基__团__和__官__能__团___
_核__磁__共__振__谱__图__
_碳__、__氢__原__子__的__种__类__和__数__量__
_晶__体__X_射__线__衍__射__
_确__定__分__子__结__构___
【思考·讨论】 1.为什么用一般的方法无法精确地测定青蒿素的分子结构？ 答案 一般的测定方法只能帮助我们认识分子的官能团等结构特点并 借此推测分子的结构，但对于所含原子数较多的分子来说，难以精准 判断其空间结构。 2.晶体对于测定分子结构有什么意义？ 答案 利用晶体的X射线衍射，结合物理和数学知识对衍射所得图像进 行复杂处理，可以测定晶体的晶胞参数，推算得到晶胞中所有原子的 坐标，从而计算出原子间的距离，判断出原子间存在的化学键及其类 型，确定分子的空间结构。
【项目活动1】了解利用晶体测定分子结构的意义 阅读教材对于青蒿素的测定，填写下表：
测定方法
获得的分子组成和结构的信息
_质__谱__ห้องสมุดไป่ตู้__
_相__对__分__子__质__量___
_元__素__分__析__法__
_结__合__相__对__分__子__质__量__获__得__分__子__式___
_红__外__光__谱__
铜原子直径为
d
pm，则晶胞的边长为
2d 2
pm，所以晶胞的体积为( 2d2×10－10cm)3，
所以晶胞的质量为 b g·cm－3×(2d2×10－10cm)3＝2 2bd3×10－30g，铜的摩尔质
量＝41×晶胞质量×NA，所以 NA＝2
4×64 2bd3×10－30
mol－1＝6b4d32×1030mol－1。
【项目活动2】借助原子位置确定分子空间结构 1.利用晶体X射线衍射确定分子结构的基本思路 确定 晶胞参数 ―→识别 原子位置 ―→建立 原子坐标 ―→确定分__子__骨__架__ ―→获得 完整结构 。
2.动手实践 (1)依据青蒿素晶体中碳、氧原子坐标，搭建出青蒿素分子中的碳、氧 原子的三维空间的位置。 (2)确定青蒿素分子中碳、氧原子的连接关系及成键类型，用竹签将青 蒿素中的成键原子连接起来，获得青蒿素的大致分子骨架。 (3)确定各碳、氧原子连接的氢原子数目，并将相应数目的氢原子连接 在所搭模型相应的原子上。 3.分享心得体会 展示汇报所搭建的青蒿素分子结构模型，并与同学分享在搭建过程中 的体会与收获。