高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第3章 不同聚集状态的物质与性质微项目 青蒿素分子的结构测定——晶体在分子结构测定中的应用课文配套ppt课件

这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第3章 不同聚集状态的物质与性质微项目 青蒿素分子的结构测定——晶体在分子结构测定中的应用课文配套ppt课件，共19页。PPT课件主要包含了青蒿素分子的结构测定，教学目标，质谱法，红外光谱，核磁共振谱，晶体X射线衍射，化学反应，确定晶胞参数，识别原子位置，建立原子坐标等内容，欢迎下载使用。

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请你思考！ 我国科学家屠呦呦成功提取青蒿素而获得 2015 年度诺贝尔生理学或医学奖。你知道青蒿素的组成与结构是如何测定的吗？
——晶体在分子结构测定中的应用
第三章 不同聚集状态的物质与性质
● 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。● 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。● 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。
了解利用晶体测定分子结构的意义
分子具有一定的空间结构，分子的结构可以通过一定的实验方法来测定。测定分子结构的物理、化学方法有很多那么，在测定青蒿素分子结构的过程中，都采用了哪些方法呢？
请你思考！ 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？
测定官能团(酯基、过氧基团)
测定相对分子质量，结合元素分析确定分子式
测定原子的种类和数目比，推定结构片段
推测青蒿素具有含过氧基团的倍半萜内酯结构
请你思考！ 测定青蒿素分子中各原子的空间排列方式时，科研人员遇到了什么困难？为什么用一般的测定方法无法精确地测定青蒿素的分子结构？
不论是常规的化学实验方法还是质谱、红外光谱等仪器测定的手段，都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，难以对其空间结构进行精准判断。
目前，测定分子空间结构最普遍的方法是晶体的 X 射线衍射，利用数学和物理知识对衍射所得图像进行复杂处理，可以测定晶体的晶胞参数（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坐标，从而计算出原子间的距离，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。
假设一个实验样品尺寸的数量级为10－4m、原子直径的数量级为10－10m，请估算这个实验样品中的原子数目。
晶胞一般是立方体，原子为球体，忽略原子间隙，则该样品中原子数目约为
X 射线衍射实验
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微粒数，并且可以测定晶胞中各个原子的位置(坐标)，计算原子间的距离，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。
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：
以一个顶点为坐标原点， 以 a、b、c 为 坐 标 轴的单位建立坐标系，得到用（x，y，z）表示的碳、氧原子的原子坐标。x，y，z 均为分数，表示该原子在晶胞中的相对位置。
计算原子间距离，并与常见化学键的键长（参见附录1）数据进行比较，推断哪些原子间可以形成化学键以及形成什么类型的共价键（单键、双键、三键）。
在确定了碳原子、氧原子的连接关系和成键类型后，借助碳原子和氧原子的成键规律找出碳、氧原子连接氢原子的数目，进而借助碳、氧原子的空间结构特点及碳氢键的键长等，找到氢原子的位置。
化学实验方法质谱红外光谱核磁共振谱晶体X射线衍射