分子式的確定

1、有 機 物有 機 物 （純凈）（純凈） 確定確定 分子式分子式 ？ 首先要確定有機物首先要確定有機物 中含有哪些元素中含有哪些元素 如何利用實驗的方法確定有機物中如何利用實驗的方法確定有機物中C C、H H、O O各各 元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？ 李比希法李比希法現(xiàn)代元素分析法現(xiàn)代元素分析法 如何用實驗的方如何用實驗的方 法確定葡萄糖中法確定葡萄糖中 的元素組成的元素組成？ 思考：思考： 【步驟】：元素【步驟】：元素個數(shù)比（最簡式、實驗室）個數(shù)比（最簡式、實驗室）分子式分子式 1.元素分析：元素分析：李比希法李比希法現(xiàn)代元素分析法現(xiàn)代元素分析法 元素分析儀元素分析儀 三、元素分析與相對分

2、子質(zhì)量的確定三、元素分析與相對分子質(zhì)量的確定 德國化學(xué)家李比希德國化學(xué)家李比希 “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）的有 機物機物 加氧化銅加氧化銅 氧化氧化 H2O CO2 用無水用無水 CaClCaCl2 2吸收吸收 用用KOHKOH濃濃 溶液吸收溶液吸收 得前后得前后 質(zhì)量差質(zhì)量差 得前后得前后 質(zhì)量差質(zhì)量差 計算計算C C、H H含量含量計算計算O O含量含量 得出實驗式得出實驗式 將將一定量一定量的有機物燃燒，的有機物燃燒，分解分解為簡單的無機物，并作為簡單的無機物，并作 定量測定定量測定，通過無機物的質(zhì)量，通過無機物

3、的質(zhì)量推算推算出組成該有機物元素出組成該有機物元素 原子的原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后計算出該有機物分子所含元素，然后計算出該有機物分子所含元素原原 子最簡單的整數(shù)比子最簡單的整數(shù)比，即，即確定其確定其實驗式實驗式（又稱為（又稱為最簡式最簡式）。）。 例例1：8g某有機物完全燃燒，生成某有機物完全燃燒，生成CO211g ,H2O 9g 含有哪些元素含有哪些元素?實驗式？實驗式？ 思考思考：能否直接確定該有機物的分子式能否直接確定該有機物的分子式? ? 實驗式和分子式有何區(qū)別實驗式和分子式有何區(qū)別? ? CH4O 若要確定它的分子式，還需要什么條件？若要確定它的分子式，還需要什么條件？ 相對分子

4、質(zhì)量相對分子質(zhì)量 確定有機化合物的分子式的方法：確定有機化合物的分子式的方法： 方法一方法一 由物質(zhì)中各原子（元素）的由物質(zhì)中各原子（元素）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 各原子的各原子的個數(shù)比個數(shù)比( (實驗式實驗式)由由相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量 和實驗式和實驗式 有機物有機物分子式分子式 方法二方法二 1 mol1 mol物質(zhì)中各原子（元素）的物質(zhì)中各原子（元素）的質(zhì)量質(zhì)量 除除以原子的以原子的摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量 1 mol 1 mol物質(zhì)中的各種原子物質(zhì)中的各種原子 的的物質(zhì)的量物質(zhì)的量知道知道一個分子一個分子中各種原子的中各種原子的個數(shù)個數(shù) 有機物有機物分子式分子式 思考：思考：確定相對分子質(zhì)量的方

5、法有哪些？確定相對分子質(zhì)量的方法有哪些？ （1）M = m/n （2）M1 = DM2 (D(D為相對密度為相對密度) ) （3）M = 22.4 L/mol g/L=22.4 g/mol ( (標(biāo)況下氣體標(biāo)況下氣體) ) 核磁共振儀核磁共振儀 相對分子質(zhì)量的確定相對分子質(zhì)量的確定質(zhì)譜法質(zhì)譜法 有機物有機物 分子分子 高能電子束轟擊高能電子束轟擊 帶電的帶電的 “碎片碎片” 確定確定 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 碎片的質(zhì)荷比碎片的質(zhì)荷比 質(zhì)荷比：質(zhì)荷比：碎片的相對質(zhì)量（碎片的相對質(zhì)量（m m）和所帶電荷（）和所帶電荷（e e- -）的比值）的比值 【筆記】：【筆記】：1、質(zhì)譜法作用：測定相對分子質(zhì)量、質(zhì)譜法作用

6、：測定相對分子質(zhì)量 2.2.質(zhì)譜法質(zhì)譜法 2、質(zhì)譜圖中的質(zhì)荷比最大值、質(zhì)譜圖中的質(zhì)荷比最大值 就是未知物的相對分子質(zhì)量就是未知物的相對分子質(zhì)量 CH3CH2OH + 質(zhì)荷比質(zhì)荷比 31 100 80 60 40 20 0 20304050 27 29 45 46 CH3CH2 + CH2=OH + CH3CH=OH + 相對豐度相對豐度/% 乙醇的質(zhì)譜圖乙醇的質(zhì)譜圖 最大分子、離最大分子、離 子的質(zhì)荷比越大子的質(zhì)荷比越大， 達(dá)到檢測器需要達(dá)到檢測器需要 的時間越長的時間越長，因因 此此質(zhì)譜圖中的質(zhì)質(zhì)譜圖中的質(zhì) 荷比最大的就是荷比最大的就是 未知物的相對分未知物的相對分 子質(zhì)量子質(zhì)量。 質(zhì)譜儀質(zhì)

7、譜儀 例例3 320022002年諾貝爾化學(xué)獎獲得者的貢獻(xiàn)之一是發(fā)明了年諾貝爾化學(xué)獎獲得者的貢獻(xiàn)之一是發(fā)明了 對有機物分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的質(zhì)譜法。其方法是讓極少對有機物分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的質(zhì)譜法。其方法是讓極少 量的（量的（1010 9 9g g）化合物通過質(zhì)譜儀的離子化室使樣品分 ）化合物通過質(zhì)譜儀的離子化室使樣品分 子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子。如子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子。如C C2 2H H6 6離離 子化后可得到子化后可得到C C2 2H H6 6 、 、C C2 2H H5 5 、 、C C2 2H H4 4 ，然后測定其質(zhì)，然后測定其質(zhì) 荷比。設(shè)荷比。設(shè)H H

8、的質(zhì)荷比為 的質(zhì)荷比為，某有機物樣品的質(zhì)荷比如，某有機物樣品的質(zhì)荷比如 右圖所示（假設(shè)離子均帶一個單位正電荷，信號強度與右圖所示（假設(shè)離子均帶一個單位正電荷，信號強度與 該離子的多少有關(guān)），則該有機物可能是（該離子的多少有關(guān)），則該有機物可能是（ ） 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 核磁共振氫譜核磁共振氫譜 氫原子種類不同（所氫原子種類不同（所 處的化學(xué)環(huán)境不同）處的化學(xué)環(huán)境不同） 特征峰也不同特征峰也不同 紅外光譜紅外光譜 作用：獲得分子中含有何種作用：獲得分子中含有何種化學(xué)鍵化學(xué)鍵或或官能團(tuán)官能團(tuán)的信息的信息 作用：測定有機物分子中作用：測定有機

9、物分子中等效氫等效氫原子的原子的類型類型和和數(shù)目數(shù)目 四、分子結(jié)構(gòu)的鑒定四、分子結(jié)構(gòu)的鑒定（波普分析）（波普分析） 當(dāng)用紅外線照射有機物時，分子中的化當(dāng)用紅外線照射有機物時，分子中的化 學(xué)健或官能團(tuán)可發(fā)生振動吸收，不同的學(xué)健或官能團(tuán)可發(fā)生振動吸收，不同的化學(xué)鍵化學(xué)鍵 或官能團(tuán)或官能團(tuán)吸收頻率不同，在紅外光譜圖上將處吸收頻率不同，在紅外光譜圖上將處 于不同位置，從而可以獲得分子中含有何種化于不同位置，從而可以獲得分子中含有何種化 學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。 紅外光譜儀紅外光譜儀 1.1.紅外光譜紅外光譜(IR)(IR) 紅外光譜法確定有機物結(jié)構(gòu)的原理是：紅外光譜法確定有機物結(jié)構(gòu)的原

10、理是： 由于有機物中組成由于有機物中組成化學(xué)鍵化學(xué)鍵、官能團(tuán)官能團(tuán)的的原子原子處于不處于不 斷振動狀態(tài)，且振動頻率與紅外光的振動頻譜相當(dāng)。斷振動狀態(tài)，且振動頻率與紅外光的振動頻譜相當(dāng)。 所以，當(dāng)用紅外線照射有機物分子時，分子中的所以，當(dāng)用紅外線照射有機物分子時，分子中的化學(xué)化學(xué) 鍵、官能團(tuán)鍵、官能團(tuán)可發(fā)生震動吸收，可發(fā)生震動吸收，不同的化學(xué)鍵、官能團(tuán)不同的化學(xué)鍵、官能團(tuán) 吸收頻率不同吸收頻率不同，在紅外光譜圖中將，在紅外光譜圖中將處于不同位置處于不同位置。因。因 此，我們就可以根據(jù)紅外光譜圖，推知有機物含有哪此，我們就可以根據(jù)紅外光譜圖，推知有機物含有哪 些化學(xué)鍵、官能團(tuán)，以確定有機物的結(jié)構(gòu)。

11、些化學(xué)鍵、官能團(tuán)，以確定有機物的結(jié)構(gòu)。 1.1.紅外光譜紅外光譜(IR)(IR) 核磁共振儀核磁共振儀 例例4 4、下圖是一種分子式為下圖是一種分子式為C C4 4H H8 8O O2 2的有機物的紅外光的有機物的紅外光 譜譜圖譜譜圖, ,則該有機物的結(jié)構(gòu)簡式為：則該有機物的結(jié)構(gòu)簡式為： COC C=O 不對稱不對稱CH3 CH3CH2COOCH3或或CH3COOCH2CH3 練習(xí)練習(xí)5 5：有一有機物的相對分子質(zhì)量為：有一有機物的相對分子質(zhì)量為7474，確定分子結(jié)，確定分子結(jié) 構(gòu)，請寫出該分子的結(jié)構(gòu)簡式構(gòu)，請寫出該分子的結(jié)構(gòu)簡式 COC 對稱對稱CH3對稱對稱CH2 CH3CH2OCH2CH

12、3 核磁共振中的核指的是核磁共振中的核指的是氫原子核氫原子核。氫原子核。氫原子核 具有磁性，如用電磁波照射氫原子核，它能通過具有磁性，如用電磁波照射氫原子核，它能通過 共振吸收電磁波能量，發(fā)生躍遷。用核磁共振儀共振吸收電磁波能量，發(fā)生躍遷。用核磁共振儀 可以記錄到有關(guān)信號，可以記錄到有關(guān)信號，處于不同化學(xué)環(huán)境中的氫處于不同化學(xué)環(huán)境中的氫 原子因產(chǎn)生共振時吸收的頻率不同原子因產(chǎn)生共振時吸收的頻率不同，在譜圖上出，在譜圖上出 現(xiàn)的現(xiàn)的位置也不同位置也不同。且。且吸收峰的面積與氫原子數(shù)成吸收峰的面積與氫原子數(shù)成 正比正比?？梢酝浦撚袡C物分子有幾種不同類型的?？梢酝浦撚袡C物分子有幾種不同類型的 氫

13、原子氫原子（等效氫）（等效氫）及它們的數(shù)目多少。及它們的數(shù)目多少。 2.2.核磁共振氫譜核磁共振氫譜 結(jié)構(gòu)分析：結(jié)構(gòu)分析： 核磁共振法核磁共振法 （HNMR） 作用：測定有機物中作用：測定有機物中H 原子的原子的種類種類 信信 號號 個個 數(shù)數(shù) 和數(shù)目和數(shù)目 信號強度信號強度之比之比 峰峰 面面 積積【筆記】【筆記】吸收峰數(shù)目吸收峰數(shù)目等效等效氫原子類型氫原子類型 不同吸收峰的面積之比（強度比）不同吸收峰的面積之比（強度比） 不同氫原子的個數(shù)之比不同氫原子的個數(shù)之比 例例5 5、分子式為、分子式為C C2 2H H6 6O O的兩種有機化合物的的兩種有機化合物的1 1H H核磁共振核磁共振 譜

14、，你能分辨出哪一幅是乙醇的譜，你能分辨出哪一幅是乙醇的1 1H-NMRH-NMR譜圖嗎譜圖嗎? ? 分子式為分子式為C2H6O的兩種有機物的的兩種有機物的1H核磁共振譜圖核磁共振譜圖 核磁共振氫譜核磁共振氫譜 C 7.7.下列有機物在下列有機物在H-NMR上只給出一組峰的是上只給出一組峰的是( ) ( ) A A、HCHO BHCHO B、CHCH3 3OH OH C C、HCOOH DHCOOH D、CHCH3 3COOCHCOOCH3 3 A 6.6.下圖是某有機物的下圖是某有機物的1 1H H核磁共振譜圖，則該有機核磁共振譜圖，則該有機 物可能是物可能是 ( )( ) A. CHA. CH3 3CHCH2 2OH B. CHOH B. CH3 3CHCH2 2CHCH2 2OH OH C. CHC. CH3 3OCHOCH3 3