分子式的確定

1、有 機(jī) 物有 機(jī) 物 （純凈）（純凈） 確定確定 分子式分子式 ？ 首先要確定有機(jī)物首先要確定有機(jī)物 中含有哪些元素中含有哪些元素 如何利用實(shí)驗(yàn)的方法確定有機(jī)物中如何利用實(shí)驗(yàn)的方法確定有機(jī)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(shí)驗(yàn)的方如何用實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室）個數(shù)比（最簡式、實(shí)驗(yàn)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(jī)物機(jī)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(shí)驗(yàn)式得出實(shí)驗(yàn)式 將將一定量一定量的有機(jī)物燃燒，的有機(jī)物燃燒，分解分解為簡單的無機(jī)物，并作為簡單的無機(jī)物，并作 定量測定定量測定，通過無機(jī)物的質(zhì)量，通過無機(jī)物

3、的質(zhì)量推算推算出組成該有機(jī)物元素出組成該有機(jī)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(jī)物分子所含元素，然后計算出該有機(jī)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(shí)驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)式（又稱為（又稱為最簡式最簡式）。）。 例例1：8g某有機(jī)物完全燃燒，生成某有機(jī)物完全燃燒，生成CO211g ,H2O 9g 含有哪些元素含有哪些元素?實(shí)驗(yàn)式？實(shí)驗(yàn)式？ 思考思考：能否直接確定該有機(jī)物的分子式能否直接確定該有機(jī)物的分子式? ? 實(shí)驗(yàn)式和分子式有何區(qū)別實(shí)驗(yàn)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(jī)化合物的分子式的方法：確定有機(jī)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(shí)驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)式)由由相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量 和實(shí)驗(yàn)式和實(shí)驗(yàn)式 有機(jī)物有機(jī)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(jī)物有機(jī)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(jī)物有機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)物樣品的質(zhì)荷比如，某有機(jī)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(qiáng)度與右圖所示（假設(shè)離子均帶一個單位正電荷，信號強(qiáng)度與 該離子的多少有關(guān)），則該有機(jī)物可能是（該離子的多少有關(guān)），則該有機(jī)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(jī)物分子中作用：測定有機(jī)

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(jī)物時，分子中的化當(dāng)用紅外線照射有機(jī)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(jī)物結(jié)構(gòu)的原理是：紅外光譜法確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的原

10、理是： 由于有機(jī)物中組成由于有機(jī)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(jī)物分子時，分子中的所以，當(dāng)用紅外線照射有機(jī)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(jī)物含有哪此，我們就可以根據(jù)紅外光譜圖，推知有機(jī)物含有哪 些化學(xué)鍵、官能團(tuán)，以確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。

11、些化學(xué)鍵、官能團(tuán)，以確定有機(jī)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(jī)物的紅外光的有機(jī)物的紅外光 譜譜圖譜譜圖, ,則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式為：則該有機(jī)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(jī)物的相對分子質(zhì)量為：有一有機(jī)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(jī)物分子有幾種不同類型的?？梢酝浦撚袡C(jī)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(jī)物中作用：測定有機(jī)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(qiáng)度信號強(qiáng)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(qiáng)度比）不同吸收峰的面積之比（強(qiáng)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(jī)化合物的的兩種有機(jī)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(jī)物的的兩種有機(jī)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(jī)物在下列有機(jī)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(jī)物的下圖是某有機(jī)物的1 1H H核磁共振譜圖，則該有機(jī)核磁共振譜圖，則該有機(jī) 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