第二单元科学家怎样研究有机物

1、专题1认识有机化合物 第二单元科学家怎样研究有机物,人类对有机物的研究经历了从天然动植物中提取、分离出一些纯净物,研究有机化合物的组成、结构、性质和应用,根据需要对有机化合物分子进行设计和合成的发展过程,这也是有机化学发展的必经之路。 一、有机化合物组成的研究 1.研究有机物的组成时,需知道该化合物由哪些元素组成,各元素的质量分数是多少,进而确定有机物的最简式。,2.研究方法 (1)氧化法 根据有机物氧化成H2O和CO2的质量确定有机化合物中氢和碳的质量分数,进而确定有机物中碳原子和氢原子的最简整数比,可得有机物的最简式。,(2)钠融法 通过钠融法可定性确定有机物中是否存在N、Cl、Br、S等

2、元素。 (3)铜丝燃烧法 可定性确定有机物中是否存在卤素。 3.仪器元素分析仪 (1)工作原理 使有机化合物充分燃烧,再对燃烧产物进行自动分析。 (2)特点 元素分析仪自动化程度高,分析元素含量所需样品质量小,分析速度快,可同时对C、H、O、S等多种元素进行分析。,预习交流 1 有机物的最简式就是分子式吗? 答案:不是,最简式是有机化合物所含各元素原子个数的最简整数比,最简式又叫实验式。 二、有机化合物结构的研究 1.有机化合物的结构 (1)在有机化合物分子中,原子主要通过共价键结合在一起,原子之间结合方式或连接顺序的不同导致了所形成物质在性质上的差异。 (2)1831年,德国化学家李比希提出

3、了“基团理论”。有机化合物中常见的基团有(写名称和化学式)羟基(OH)、醛基(CHO)、羧基(COOH)等。,主要有核磁共振、红外光谱等。 (1)核磁共振法 原理:氢原子核所处的 2.测定有机化合物结构的分析方法 测定结构的方法有物理方法和化学方法。化学方法主要是鉴别官能团,物理方法化学环境不同,核磁性不同,化学位移()不同。 在1H核磁共振谱中: a.特征峰的个数就是有机物中不同化学环境的氢原子的种类数。 b.特征峰的面积之比就是不同化学环境的氢原子的个数比。,(2)红外光谱法 原理:不同基团的特征吸收频率不同,对红外光吸收的波长不同。 应用:初步判定有机物中基团的种类。 (3)质谱法 用高

4、能电子束轰击有机物分子,分析带电“碎片”的特征谱,从而分析有机物的结构。,预习交流 2 C3H8的1H核磁共振谱中有几组特征峰?其面积之比为多少? 答案:C3H8即CH3CH2CH3中有两种处于不同化学环境的氢原子,应有两组特征峰,其面积之比为31。,三、有机化学反应的研究 1.甲烷与氯气在光照条件下发生卤代反应的机理 这是一个自由基型链反应:,2.同位素示踪法研究酯的水解反应 (1)方法:将乙酸乙酯与 在H2SO4催化下加热水解,检测18O的分布情况,判断酯水解时的断键情况。,一、有机物组成元素及分子式的确定 活动与探究 1.如何用燃烧法确定有机物中碳、氢、氧元素的含量?,答案:测定步骤:

5、a.取一定质量的样品; b.将样品在氧气流中充分燃烧; c.将燃烧后的产物依次通过吸水剂和碱液吸收; d.称重后根据质量变化可计算样品中的碳、氢元素的含量。 根据测得的H2O、CO2的质量,可以求出碳和氢元素的质量分数:,说明:a.准确的碳氢定量分析在有机化学上是一个重要成果,对有机化学的发展起着不可估量的作用。 b.吸收二氧化碳和水要注意先吸收水,后吸收二氧化碳,以分别确定碳、氢、氧的含量。 2.质谱仪在化学分析中有何作用? 答案:由于质谱法能够提供被测物质分子或分子碎片的质量信息,所以它不但能够给出被测物质的相对分子质量,还通过分子碎片的质量信息,推测分子的结构。,二、有机物分子结构的测定

6、 活动与探究 1.有机物结构确定的常用方法有哪些? 答案:(1)化学方法:利用特征反应鉴定出官能团的种类,再制备它的衍生物进一步确认。 (2)物理方法:红外光谱(IR)、紫外光谱、核磁共振等。 2.确定有机物结构式的一般思路是什么? 答案:(1)物质的结构决定物质的性质,物质的性质又反映其结构特点。确定物质的结构,主要是利用物质所具有的特殊性质来确定该物质所具有的特殊结构,即确定该物质的官能团。 (2)确定有机物结构式的一般步骤:根据分子式写出它可能具有的同分异构体。利用该物质的性质推测其可能含有的官能团,最后确定所写同分异构体中的一种结构。,解析:三个峰说明有三类氢原子,且个数比为116,只

7、有B项符合。 答案:B,三、有机物中的手性分子和对映异构现象 活动与探究 你对手性分子和对映异构现象有怎样的认识?,解析:与4个不同原子或原子团相连的碳原子叫手性碳原子。 答案:D,练习1.燃烧0.2 mol某有机物,得到0.4 mol CO2和0.6 mol H2O,由此可得出的结论是() A.该有机物含有2个碳原子和6个氢原子 B.该有机物中碳元素和氢元素的原子个数比为31 C.该有机物中含有2个CO2和3个H2O D.该有机物的1个分子里含有2个碳原子和6个氢原子,还可能含有氧原子,解析:该有机物的1个分子里含有2个碳原子和6个氢原子,A项错误;该有机物中碳元素和氢元素的原子个数比为13,B项错误;该有机物中不含二氧化碳,也不含水,C项错误。 答案:D,2.能够快速、