研究有机物一般步骤和方法讲述

1、 研究有机化合物的一般步骤和方法研究有机化合物的一般步骤和方法第二课时第二课时有机物有机物(粗品）粗品）有机物有机物(分离提纯）分离提纯）1.元素分析：元素分析：李比希法李比希法现代元素分析法现代元素分析法元素分析仪元素分析仪二二. .元素分析与相对分子质量的测定元素分析与相对分子质量的测定“李比希元素分析法李比希元素分析法”的原理：的原理：取定量含取定量含C C、H H（O O）的有机物的有机物加氧化铜加氧化铜 氧化氧化H2OCO2用无水用无水CaClCaCl2 2吸收吸收用用KOHKOH浓浓溶液吸收溶液吸收得前后得前后质量差质量差得前后得前后质量差质量差计算计算C C、H H含量含量计算计

2、算O含量含量得出实验式得出实验式 将将一定量一定量的有机物燃烧，的有机物燃烧，分解分解为简单的无机物，并作为简单的无机物，并作定定量测定量测定，通过无机物的质量，通过无机物的质量推算推算出组成该有机物元素原出组成该有机物元素原子的子的质量分数质量分数，然后计算出该有机物分子所含元素，然后计算出该有机物分子所含元素原子原子最简单的整数比最简单的整数比，即，即确定其确定其实验式实验式（又称为（又称为最简式最简式）。）。例例1：某含：某含C、H、O三种元素的未知物三种元素的未知物A，经燃烧分，经燃烧分析实验测定该未知物析实验测定该未知物A中碳的质量分数为中碳的质量分数为52.16%，氢的质量分数氢的

3、质量分数13.14%，试求该未知物，试求该未知物A的实验式。的实验式。1）先确定该有机物中各组成元素原子的质量分数）先确定该有机物中各组成元素原子的质量分数因因w(C)% = 52.16% ，w(H)% = 13.14%, 则则w(O)% = 1- 52.16% -13.14% = 34.70%2）再求各元素原子的个数比）再求各元素原子的个数比N(C):N(H):N(O) = : :34.70%52.16%13.14%12116= 2 ：6 ：1则该未知物则该未知物A的实验式为的实验式为C2H6O例例2：某烃含氢元素的质量分数为：某烃含氢元素的质量分数为17.2%，求此烃，求此烃的实验式。又测

4、得该烃的的实验式。又测得该烃的相对分子质量相对分子质量是是58，求该，求该烃的分子式。烃的分子式。【解析解析】由于烃只含碳、氢两种元素，则碳元素由于烃只含碳、氢两种元素，则碳元素 的质量分数为的质量分数为(10017.2)%82.8%。则该烃中各。则该烃中各元素原子个数之比为：元素原子个数之比为：5:212 .17:128 .82)H(: )C(NN该烃的分子式为该烃的分子式为C4H10例例3：燃烧某有机物：燃烧某有机物A 1.50g，生成，生成1.12L(标况标况)CO2和和0.05mol H2O。该有机物的蒸气对空气的相对密。该有机物的蒸气对空气的相对密度是度是1.04，求该有机物的分子式

5、。，求该有机物的分子式。0.6g22.4L/mol1.12Lmol12g(C)1m0.1g2mol0.05molmol1g(H)1m1.5g0.7g0.1g0.6g)H()C(mm0.8g0.1g)(0.6g1.5g)O(m1:2:1mol16g0.8g:mol1g0.1g:mol12g0.6g)O(: )H(: )C(111NNN30291.04(A)M【解析解析】该烃的分子式为该烃的分子式为CH2O 2. 求有机物相对分子质量的常用方法求有机物相对分子质量的常用方法 （1）M = m / n （2）标况下标况下有机蒸气的密度为有机蒸气的密度为g/L， M = 22.4L/mol g/L （

6、3）根据有机蒸气的相对密度）根据有机蒸气的相对密度D， D =M1 / M2 （4）质谱法（最精确、最快捷的方法）质谱法（最精确、最快捷的方法）（4 4）质谱法）质谱法相对分子质量的确定相对分子质量的确定有机物有机物分子分子高能电子束轰击高能电子束轰击带电的带电的 “碎片碎片”确定确定结构结构碎片的质荷比碎片的质荷比质荷比：碎片的相对质量（质荷比：碎片的相对质量（m m）和所带电荷（）和所带电荷（e e- -）的比值）的比值（由于分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间最长，（由于分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间最长，因此因此谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量）谱图中的质

7、荷比最大的就是未知物的相对分子质量）质谱法作用：测定相对分子质量质谱法作用：测定相对分子质量 测定相对分子质量的方法很多，测定相对分子质量的方法很多，质谱法质谱法是最精确、最快是最精确、最快捷的方法。它是用高能电子流等轰击样品分子，使该分捷的方法。它是用高能电子流等轰击样品分子，使该分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。这些子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。这些不同离子具有不同的质量，质量不同的离子在磁场作用不同离子具有不同的质量，质量不同的离子在磁场作用下达到检测器的时间有差异，其结果被记录为质谱图下达到检测器的时间有差异，其结果被记录为质谱图。质谱仪质谱仪问题：未知物问题

8、：未知物A A 其实验式为其实验式为C C2 2HH6 6O O 根据根据质谱法（课本质谱法（课本P P2121质普图）测定其相对分质普图）测定其相对分子质量为子质量为4646，确定其结构？，确定其结构？CH3CH2OH+质荷比质荷比311008060402002030405027294546CH3CH2+CH2=OH+CH3CH=OH+相对丰度相对丰度/ /%乙醇的质谱图乙醇的质谱图 最大分子、离最大分子、离子的质荷比越子的质荷比越大，达到检测大，达到检测器需要的时间器需要的时间越长，因此越长，因此质质谱图中的最靠谱图中的最靠右即质荷比最右即质荷比最大的就是未知大的就是未知物的相对分子物的相

9、对分子质量。质量。核磁共振氢谱核磁共振氢谱氢原子种类不同（所氢原子种类不同（所处的化学环境不同）处的化学环境不同）特征峰也不同特征峰也不同红外光谱红外光谱作用：作用：获得分子中含有何种化学键或官能团的信息获得分子中含有何种化学键或官能团的信息作用：作用：测定有机物分子中等效氢原子的类型和数目测定有机物分子中等效氢原子的类型和数目 三三. .分子结构的鉴定分子结构的鉴定 利用特征反应鉴定出官能团，再进一步确认分子结构利用特征反应鉴定出官能团，再进一步确认分子结构2.2.物理方法：物理方法：1.1.化学方法：化学方法：由于有机物中组成化学键、官能团的原子处于不由于有机物中组成化学键、官能团的原子处

10、于不断振动状态，且振动频率与红外光的振动频谱相当。断振动状态，且振动频率与红外光的振动频谱相当。所以，当用红外线照射有机物分子时，分子中的化学所以，当用红外线照射有机物分子时，分子中的化学键、官能团可发生震动吸收，键、官能团可发生震动吸收，不同的化学键、官能团不同的化学键、官能团吸收频率不同，在红外光谱图中将吸收频率不同，在红外光谱图中将处于不同位置处于不同位置。因。因此，我们就可以此，我们就可以根据红外光谱图，推知有机物含有哪根据红外光谱图，推知有机物含有哪些化学键、官能团，以确定有机物的结构些化学键、官能团，以确定有机物的结构。红外光谱法确定有机物结构的原理是：红外光谱法确定有机物结构的原

11、理是：1.1.红外光谱红外光谱(IR)(IR)三三. .分子结构的鉴定分子结构的鉴定 红外光谱仪初步推测有机物初步推测有机物A A中含有中含有-OH-OH；C-OC-O；C-HC-H键键 核磁共振中的核指的是氢原子核。氢原子核核磁共振中的核指的是氢原子核。氢原子核具有磁性，如用电磁波照射氢原子核，它能通过具有磁性，如用电磁波照射氢原子核，它能通过共振吸收电磁波能量，发生跃迁。用核磁共振仪共振吸收电磁波能量，发生跃迁。用核磁共振仪可以记录到有关信号，处于不同化学环境中的氢可以记录到有关信号，处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收的频率不同，在谱图上出原子因产生共振时吸收的频率不同，在谱图上出

12、现的现的位置也不同。且吸收峰的面积与氢原子数成位置也不同。且吸收峰的面积与氢原子数成正比。可以正比。可以推知该有机物分子有几种不同类型的推知该有机物分子有几种不同类型的氢原子及它们的数目多少氢原子及它们的数目多少。2.2.核磁共振氢谱核磁共振氢谱三三. .分子结构的确定分子结构的确定 A A中有三种类型中有三种类型HH原子的吸收峰，原子的吸收峰，因此因此A A为为C C2 2HH5 5OHOHCH3OCH3结构分析：结构分析：核磁共振法核磁共振法 （HNMR）作用：测定有机物中作用：测定有机物中H 原子的原子的种类种类信信号号个个数数和和数目数目信号强度之比信号强度之比峰峰面面积积吸收峰数目氢

13、原子类型吸收峰数目氢原子类型不同吸收峰的面积之比（强度之比）不同吸收峰的面积之比（强度之比）不同氢原子的个数之比不同氢原子的个数之比核磁共振氢谱核磁共振氢谱1.1.下图是某有机物的下图是某有机物的1 1H H核磁共振谱图，则核磁共振谱图，则该有机物可能是该有机物可能是 A. CHA. CH3 3CHCH2 2OH OH B. CHB. CH3 3CHCH2 2CHCH2 2OH OH C. CHC. CH3 3OCHOCH3 3 D. CHD. CH3 3CHOCHOC 2. 2.下列有机物在下列有机物在核磁共振图上只给出两核磁共振图上只给出两组吸收面积不同的峰的是组吸收面积不同的峰的是( (

14、 ) ) A A. .HCHO HCHO B B. .CHCH3 3OH OH C C. .HCOOH DHCOOH D. .CHCH3 3COOCHCOOCH3 3B有一有机物的相对分子质量为有一有机物的相对分子质量为7474，确，确定分子结构，请写出该分子的结构简定分子结构，请写出该分子的结构简式式 COC对称对称CH3对称对称CH2CH3CH2OCH2CH3红外光谱红外光谱三种波谱小结：三种波谱小结：1.1.质谱：质谱：测定相对原子质量，图谱中测定相对原子质量，图谱中最靠右质量最大者最靠右质量最大者即为分子的相对原即为分子的相对原子质量。子质量。( (要会看图要会看图) )2.2.红外光

15、谱：红外光谱：测定分子中的化学键和测定分子中的化学键和官能团。官能团。( (题目会告知数据题目会告知数据) )3.3.核磁共振氢谱：核磁共振氢谱：测定分子中等效氢测定分子中等效氢的种类和数目比。的种类和数目比。( (要会看图要会看图) )设设H H+ +的质荷比为的质荷比为，某有机物样品的某有机物样品的质荷比如图所示（假设离子均带一个质荷比如图所示（假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关），则该有机物可能是少有关），则该有机物可能是A.A.甲醇甲醇 B.B.甲烷甲烷 C.C.丙烷丙烷 D.D.乙烯乙烯B某有机物的结构确定：某有机物的结构确定：测定

16、实验式：某含测定实验式：某含C C、H H、O O三种元素的有机三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%64.86%，氢的质量分数是，氢的质量分数是13.51%, 13.51%, 则其实验式则其实验式是（是（ ） 确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为（其相对分子质量为（ ），分子式为（），分子式为（ ）C4H10O74C4H10O74现用红外光谱和核磁共振氢谱测定某现用红外光谱和核磁共振氢谱测定某有机物有机物X X的结构。请回答以下问题：的结构。请回答以下问题：1.1.若若X

17、X为乙醛：红外光谱有为乙醛：红外光谱有 个振个振动吸收；核磁共振氢谱有动吸收；核磁共振氢谱有 个峰，个峰，峰面积比为峰面积比为 。2.2.若若X X为丙酸：红外光谱有为丙酸：红外光谱有 个振动个振动吸收；核磁共振氢谱有吸收；核磁共振氢谱有 个峰，峰个峰，峰面积比为面积比为 。221:3433:2:1下图是一种分子式为下图是一种分子式为C C4 4H H8 8O O2 2的有机物的红的有机物的红外光谱谱图外光谱谱图, ,则该有机物的结构简式为：则该有机物的结构简式为：COCC=O不对称不对称CH3CH3CH2COOCH3或或CH3COOCH2CH3CH3COCH2OCH3分子式均为分子式均为C C3 3H H6 6O O2 2的二元混合物，分的二元混合物，分离后离后, ,在核磁共振氢谱上观察到氢原在核磁共振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况。第一种情况子给出的峰有两种情况。第一种情况峰给出的强度为峰给出的强度为1 11 1；第二种情况峰；第二种情况峰给出的强度