1、第第3 3章不同聚集状态的物质与性质章不同聚集状态的物质与性质微项目微项目 青蒿素分子结构的测定青蒿素分子结构的测定晶体在分子结构测定中的应用晶体在分子结构测定中的应用1 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。构测定的独特意义。2 2知道利用晶体知道利用晶体X X射线衍射能够测定原子坐标进而确定分子的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。空间结构，是测定分子结构的重要手段。3 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、体会分子结构测定对于建立与优化物质结构理论
2、模型，认识、解释和预测物质性质具有重要价值。解释和预测物质性质具有重要价值。项目学习目标项目活动项目活动1 1了解利用晶体了解利用晶体X X射线衍射测定分子结构的意义射线衍射测定分子结构的意义阅读材料：阅读材料： 我国研究人员从我国研究人员从19731973年初开始测定青蒿素的组成与结构。首先，年初开始测定青蒿素的组成与结构。首先，研究人员利用高分辨质谱仪测定出青蒿素的相对分子质量为研究人员利用高分辨质谱仪测定出青蒿素的相对分子质量为282.33282.33。结合元素分析结合元素分析( (元素百分比元素百分比) )，确定其分子式为，确定其分子式为C15H22O5C15H22O5。然后，研究。然
3、后，研究人员经过一系列复杂的氧化还原反应实验，推测青蒿素具有含过氧基人员经过一系列复杂的氧化还原反应实验，推测青蒿素具有含过氧基团的倍半萜内酯结构。红外光谱实验结果表明，青蒿素分子中确实含团的倍半萜内酯结构。红外光谱实验结果表明，青蒿素分子中确实含有酯基和过氧基团。结合核磁共振谱图提供的关于碳、氢原子的种类有酯基和过氧基团。结合核磁共振谱图提供的关于碳、氢原子的种类和数量的信息，研究人员推定了青蒿素中甲基、过氧基团、带有酯基和数量的信息，研究人员推定了青蒿素中甲基、过氧基团、带有酯基的六元环等部分结构片段。然而，单纯依靠这些研究方法还不能精确的六元环等部分结构片段。然而，单纯依靠这些研究方法还
4、不能精确判断青蒿素分子中所有碳原子和氧原子以何种方式连接形成骨架。判断青蒿素分子中所有碳原子和氧原子以何种方式连接形成骨架。19751975年，研究人员采用晶体年，研究人员采用晶体X X射线衍射的方法，确定了青蒿素的分子结射线衍射的方法，确定了青蒿素的分子结构。构。1、上述材料中用到了哪些方法测定青蒿素分子的组成和结构？这、上述材料中用到了哪些方法测定青蒿素分子的组成和结构？这些方法主要有什么用途？些方法主要有什么用途？质谱法质谱法测定相对分子质量测定相对分子质量红外光谱法红外光谱法测定官能团测定官能团核磁共振谱核磁共振谱测定有机物分子中原子的种类和数目比测定有机物分子中原子的种类和数目比晶体
5、晶体X射线衍射射线衍射确定分子空间结构确定分子空间结构2、假设一个实验样品尺寸的数量级为、假设一个实验样品尺寸的数量级为104m、原子直径的数量、原子直径的数量级为级为1010m，请估算这个实验样品中的原子数目。，请估算这个实验样品中的原子数目。问题思考：问题思考：阅读课本第阅读课本第118页，了解如何测定分子空间结构页，了解如何测定分子空间结构 通过晶体的通过晶体的X 射线衍射实验，可以确定晶体的晶胞及含有的射线衍射实验，可以确定晶体的晶胞及含有的微粒数，并且可以测定晶胞中各个原子的位置微粒数，并且可以测定晶胞中各个原子的位置(坐标坐标)，计算原子，计算原子间的距离，判断原子间是否存在化学键
6、，确定键长和键角，从间的距离，判断原子间是否存在化学键，确定键长和键角，从而得出分子的空间结构。而得出分子的空间结构。X X 射线衍射实验射线衍射实验知识回顾知识回顾目活动目活动2 2借助原子位置确定分子空间结构借助原子位置确定分子空间结构青蒿素的晶体结构和晶胞：青蒿素的晶体结构和晶胞：怎样确定青蒿素的结构？怎样确定青蒿素的结构？目活动目活动2 2借助原子位置确定分子空间结构借助原子位置确定分子空间结构 科学家测定青蒿素分子结构进行的基本思路：科学家测定青蒿素分子结构进行的基本思路：认识物质结构的基本角度和思路认识物质结构的基本角度和思路5 5、获得完整结构、获得完整结构1 1、确定晶胞参数、
7、确定晶胞参数2 2、识别原子位置、识别原子位置3 3、建立原子坐标、建立原子坐标4 4、确定分子骨架、确定分子骨架随堂练习随堂练习1下列可用于判断某物质为晶体的方法是下列可用于判断某物质为晶体的方法是()A质谱法质谱法B红外光谱法红外光谱法C核磁共振法核磁共振法DX射线衍射法射线衍射法质谱法用于测定有机物的相对分子质量；质谱法用于测定有机物的相对分子质量；红外光谱仪能测定出有机物的官能团和化学键；红外光谱仪能测定出有机物的官能团和化学键；核磁共振氢谱用于测定有机物分子中氢原子的种类和数目比；核磁共振氢谱用于测定有机物分子中氢原子的种类和数目比；X射线衍射可以鉴别晶体与非晶体。射线衍射可以鉴别晶
8、体与非晶体。D2南京理工大学团队成功合成了能在室温稳定存在的五氮阴离南京理工大学团队成功合成了能在室温稳定存在的五氮阴离子盐子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl，经，经X射线衍射测得晶体结构，其局射线衍射测得晶体结构，其局部结构如图所示部结构如图所示(其中其中N5的立体结构是平面五元环的立体结构是平面五元环)。下列说法。下列说法正确的是正确的是()A所有所有N 原子的价电子层均有原子的价电子层均有孤对电子孤对电子B氮氮键的键能：氮氮键的键能： N5H2NNH2C两种阳离子是等电子体两种阳离子是等电子体D阴阳离子之间只存在离子键阴阳离子之间只存在离子键BNH4+H3O+N5键键+键键键键3
9、我国女科学家屠呦呦发现青蒿素我国女科学家屠呦呦发现青蒿素(青蒿素的化学式：青蒿素的化学式：C15H22O5)，它是一种用于治疗疟疾的药物，曾经挽救了数百，它是一种用于治疗疟疾的药物，曾经挽救了数百万人的生命，万人的生命，2015年获得诺贝尔生理学或医学奖。下列关于青年获得诺贝尔生理学或医学奖。下列关于青蒿素的叙述错误的是蒿素的叙述错误的是() A青蒿素的一个分子中含有青蒿素的一个分子中含有42个原子个原子 B青蒿素能够治疗疟疾可能与结构中存在过氧基团有关青蒿素能够治疗疟疾可能与结构中存在过氧基团有关 C青蒿素的摩尔质量为青蒿素的摩尔质量为282 D青蒿素中碳元素的质量分数约为青蒿素中碳元素的质量分数约为63.8%C4用晶体的用晶体的X射线衍射法对射线衍射法对Cu的测定得到以下结果：的测定得到以下结果：Cu的晶胞的晶胞为面心立方最密堆积为面心立方最密堆积(如下图如下图)，已知该晶体的密度为，已知该晶体的密度为9.00 gcm3，晶胞中该原子的配位数为，晶胞中该原子的配位数为_；Cu的原子半径为的原子半径为_ _cm(阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为NA，列出计算表达式，不用，列出计算表达式，不用化简化简)。12课下练习任务：课下练习任务：周五：周五：1 1、完成课本第、完成课本第122-124122-124页页
