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 ［核心素养发展目标］ 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。 【项目活动1】 了解利用晶体测定分子结构的意义 1.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 2.借助晶体测定分子结构的方法 测定分子空间结构最普遍的方法是晶体的 ，利用数学和物理知识对衍射所得图像进行复杂处理，可以测定晶体的 (用于描述晶胞大小和形状的数据)，推算得到晶胞中所有原子的 ，从而计算出 ，判断哪些原子间存在化学键以及化学键的类型，确定分子的空间结构。 【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？ 2.晶体对于测定分子结构有什么意义？ 【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 识别 建立 确定 获得 。 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、氧原子在三维空间中的位置。 (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，并与同学分享搭建过程的体会与收获。 不同原子轨道能量高低的关系 用晶体X射线衍射技术测定物质结构的基本思路 1.我国科学家屠呦呦因发现植物黄花蒿叶中含抗疟疾的物质———青蒿素，而荣获2015年诺贝尔生理学或医学奖。科学家对青蒿素的结构进行进一步改良，合成药效更佳的双氢青蒿素、蒿甲醚。下列说法错误的是( ) A.利用黄花蒿叶研究青蒿素结构的基本步骤为分离、提纯→元素分析确定实验式→测定相对分子质量确定分子式→波谱分析确定结构式 B.①②的反应类型分别为还原反应、取代反应 C.双氢青蒿素在水中的溶解度大于青蒿素 D.可用质谱法确定分子中含有何种官能团 2.下列分子结构测定的方法中，能确定相对分子质量的是 (填字母，下同)，能确定分子中官能团的是 ，能确定原子的化学环境和数量的是 ，能确定分子空间结构的是 。 a.晶体的X射线衍射 b.质谱法 c.核磁共振法 d.红外光谱法 3.(1)(2023·广东茂名期中)青蒿素晶胞(长方体，含4个青蒿素分子)及分子结构如图所示： ①用X射线衍射测定分子的空间结构。测量晶胞各处电子云密度大小，可确定原子的位置、种类。比较青蒿素分子中的C、H、O原子核附近的电子云密度大小： 。 ②测出青蒿素晶体的晶胞是长方体，三条棱长分别为a nm、b nm、c nm，棱的夹角都是90°，晶体的密度为 g·cm-3(用NA表示阿伏加德罗常数的值；1 nm=10-9 m)。 (2)NiO为NaCl型晶体，晶胞结构如图所示。将其在氧气中加热，部分Ni2+变为Ni3+，晶体组成变为NixO(x<1)，测得其密度为6.47 g·cm-3。X射线衍射实验表明晶体仍为NaCl型结构，同时测得晶胞边长为0.416 nm。 ①NixO中x的值为 。 ②晶体中Ni—Ni最短距离是 nm。 (3)MgO具有NaCl型结构(如图，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式)，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm，则r(O2-)为 nm。MnO也属于 NaCl型结构，晶胞参数为a'=0.448 nm，则r(Mn2+)为 nm。 (4)某科学工作者通过X射线衍射分析推测胆矾 ... ...
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