青蒿素分子的結(jié)構(gòu)測(cè)定

1、晶體在分子結(jié)構(gòu)測(cè)定中的應(yīng)用二項(xiàng)目學(xué)習(xí)目廊二了解測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的一般思路與方法，認(rèn)識(shí)晶體對(duì)于分子結(jié)構(gòu)測(cè)定的獨(dú)特意義。知道利用晶體X射線衍射能夠測(cè)定原子坐標(biāo)進(jìn)而確定分子的空間結(jié)構(gòu)，是測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的 重要手段。體會(huì)分子結(jié)構(gòu)測(cè)定對(duì)于建立與優(yōu)化物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論模型，認(rèn)識(shí)、解釋和預(yù)測(cè)物質(zhì)性質(zhì)具有重 要價(jià)值。=項(xiàng)目活動(dòng)探究二項(xiàng)目活動(dòng)1 了解利用晶體測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的意義閱讀材料我國(guó)研究人員從1973年初開始測(cè)定青蒿素的組成與結(jié)構(gòu)。首先，研究人員利用高分辨質(zhì)譜儀 測(cè)定出青蒿素的相對(duì)分子質(zhì)量為282.33。結(jié)合元素分析，確定其分子式為C15H22O5。然后，研究人 員經(jīng)過一系列復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，推測(cè)青蒿素具有含過氧

2、基團(tuán)的倍半萜內(nèi)酯結(jié)構(gòu)。紅外光譜 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，青蒿素分子中確實(shí)含有酯基和過氧基團(tuán)。結(jié)合核磁共振譜圖提供的關(guān)于碳、氫原子 的種類和數(shù)量的信息，研究人員推定了青蒿素中甲基、過氧基團(tuán)、帶有酯基的六元環(huán)等部分結(jié)構(gòu)片 段。然而，單純依靠這些研究方法還不能精確判斷青蒿素分子中所有碳原子和氧原子以何種方式連 接形成骨架。1975年，研究人員采用晶體X射線衍射的方法，確定了青蒿素的分子結(jié)構(gòu)。假設(shè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品尺寸的數(shù)量級(jí)為10-4m、原子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m，請(qǐng)估算這個(gè)實(shí)驗(yàn) 樣品中的原子數(shù)目。(10-4)3提示:晶胞一般是立方體，原子為球體忽略原子間隙，則該樣品中的原子數(shù)目約為 卒(2乂 10 - 10)

3、3=6X 1018 個(gè) 2 X 1018 個(gè)。兀上述材料中用到了哪些方法測(cè)定青蒿素分子的組成和結(jié)構(gòu)？這些方法主要有什么用途？提示：質(zhì)譜法測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量紅外光譜法測(cè)定官能團(tuán)科學(xué)家測(cè)定青蒿素分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行的主要工作流程歸納:綜合遷移應(yīng)用晶體X射線衍射確定分子空間結(jié)構(gòu)核磁共振譜測(cè)定有機(jī)物分子中原子的種類和數(shù)目比項(xiàng)目活動(dòng)2借助原子位置確定分子空間結(jié)構(gòu)1.下列可用于判斷某物質(zhì)為晶體的方法是（）質(zhì)譜法B.紅外光譜法C.核磁共振法D. X射線衍射法D A.質(zhì)譜法用于測(cè)定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量，不能判斷某物質(zhì)為晶體，故A錯(cuò)誤；B.紅外光 譜儀能測(cè)定出有機(jī)物的官能團(tuán)和化學(xué)鍵，不能判斷某物質(zhì)為晶體，故B錯(cuò)誤；C.核

4、磁共振氫譜用于 測(cè)定有機(jī)物分子中氫原子的種類和數(shù)目比，不能判斷某物質(zhì)為晶體，故C錯(cuò)誤；D.晶體與非晶體最 本質(zhì)的區(qū)別是組成物質(zhì)的微粒在微觀空間是否有序排列，X射線衍射可以看到微觀結(jié)構(gòu)，可以鑒別 晶體與非晶體，故D正確。2.南京理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功合成了能在室溫穩(wěn)定存在的五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl,經(jīng)X 射線衍射測(cè)得晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖所示(其中N孑的立體結(jié)構(gòu)是平面五元環(huán))。下列說法正確的 是()廠Oo NOn所有N原子的價(jià)電子層均有孤對(duì)電子氮氮鍵的鍵能：N孑H2NNH2兩種陽離子是等電子體陰陽離子之間只存在離子鍵B NH才中N原子N形成4個(gè)。鍵，沒有孤對(duì)電子，故A錯(cuò)誤；

5、N5中氮氮原子間除形成。鍵 外，還形成一個(gè)大n鍵，氮氮鍵的鍵能：NH2N - NH2，故B正確；H3O +、NH才原子數(shù)不同，不 是等電子體，故C錯(cuò)誤；由圖可知，除陰、陽離子間形成離子鍵外，氯離子與銨根離子中H原子、H3O +中H原子與N中N原子、NH才中H原子與N中N原子形成氫鍵，故D錯(cuò)誤。我國(guó)女科學(xué)家屠呦呦發(fā)現(xiàn)青蒿素(青蒿素的化學(xué)式：C15H22O5),它是一種用于治療瘧疾的藥 物，曾經(jīng)挽救了數(shù)百萬人的生命，2015年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。下列關(guān)于青蒿素的敘述錯(cuò)誤 的是( )青蒿素的一個(gè)分子中含有42個(gè)原子青蒿素能夠治療瘧疾可能與結(jié)構(gòu)中存在過氧基團(tuán)有關(guān)青蒿素的摩爾質(zhì)量為282青蒿素中碳

6、元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為63.8%C 由青蒿素的化學(xué)式可知，每個(gè)青蒿素分子中含有15個(gè)碳原子、22個(gè)氫原子和5個(gè)氧原子，共42個(gè)原子，故A正確；在青蒿素分子中含有過氧基團(tuán)，其他含有酯基及醚鍵的物質(zhì)不具有治療 瘧疾的功能，而青蒿素可以，說明其能夠治療瘧疾可能與結(jié)構(gòu)中存在過氧基團(tuán)有關(guān)，正確；青蒿素 的相對(duì)分子質(zhì)量為12X15 + 1X22 + 16X5 = 282，故摩爾質(zhì)量為282 gmol 一 1，古攵C錯(cuò)誤；青蒿素 中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12X 15-282 X100%63.8%，故D正確。用晶體的X射線衍射法對(duì)Cu的測(cè)定得到以下結(jié)果:Cu的晶胞為面心立方最密堆積（如下圖）， 已知該晶體的密度為9.00 gcm-3，晶胞中該原子的配位數(shù)為 ； Cu的原子半徑為cm（阿伏加德羅常數(shù)為NA，列出計(jì)算表達(dá)式，不用化簡(jiǎn)）。解析根據(jù)該晶胞示意圖，該晶胞為面心立方，配位數(shù)為12 ；設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為a cm ,則a3pNA A3 :S43=4X64 , a = a .-