研究有機(jī)物一般步驟和方法講述

1、 研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法第二課時(shí)第二課時(shí)有機(jī)物有機(jī)物(粗品）粗品）有機(jī)物有機(jī)物(分離提純）分離提純）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二二. .元素分析與相對(duì)分子質(zhì)量的測定元素分析與相對(duì)分子質(zhì)量的測定“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）的有機(jī)物的有機(jī)物加氧化銅加氧化銅 氧化氧化H2OCO2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(jì)算計(jì)算C C、H H含量含量計(jì)算計(jì)

2、算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，并作定定量測定量測定，通過無機(jī)物的質(zhì)量，通過無機(jī)物的質(zhì)量推算推算出組成該有機(jī)物元素原出組成該有機(jī)物元素原子的子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后計(jì)算出該有機(jī)物分子所含元素，然后計(jì)算出該有機(jī)物分子所含元素原子原子最簡單的整數(shù)比最簡單的整數(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：某含：某含C、H、O三種元素的未知物三種元素的未知物A，經(jīng)燃燒分，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗(yàn)測定該未知物析實(shí)驗(yàn)測定該未知物A中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.16%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)氫的

3、質(zhì)量分?jǐn)?shù)13.14%，試求該未知物，試求該未知物A的實(shí)驗(yàn)式。的實(shí)驗(yàn)式。1）先確定該有機(jī)物中各組成元素原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）先確定該有機(jī)物中各組成元素原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)因因w(C)% = 52.16% ，w(H)% = 13.14%, 則則w(O)% = 1- 52.16% -13.14% = 34.70%2）再求各元素原子的個(gè)數(shù)比）再求各元素原子的個(gè)數(shù)比N(C):N(H):N(O) = : :34.70%52.16%13.14%12116= 2 ：6 ：1則該未知物則該未知物A的實(shí)驗(yàn)式為的實(shí)驗(yàn)式為C2H6O例例2：某烴含氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：某烴含氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.2%，求此烴，求此烴的實(shí)驗(yàn)式。又測

4、得該烴的的實(shí)驗(yàn)式。又測得該烴的相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量是是58，求該，求該烴的分子式。烴的分子式?！窘馕鼋馕觥坑捎跓N只含碳、氫兩種元素，則碳元素由于烴只含碳、氫兩種元素，則碳元素 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(10017.2)%82.8%。則該烴中各。則該烴中各元素原子個(gè)數(shù)之比為：元素原子個(gè)數(shù)之比為：5:212 .17:128 .82)H(: )C(NN該烴的分子式為該烴的分子式為C4H10例例3：燃燒某有機(jī)物：燃燒某有機(jī)物A 1.50g，生成，生成1.12L(標(biāo)況標(biāo)況)CO2和和0.05mol H2O。該有機(jī)物的蒸氣對(duì)空氣的相對(duì)密。該有機(jī)物的蒸氣對(duì)空氣的相對(duì)密度是度是1.04，求該有機(jī)物的分子式

5、。，求該有機(jī)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】該烴的分子式為該烴的分子式為CH2O 2. 求有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的常用方法求有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的常用方法 （1）M = m / n （2）標(biāo)況下標(biāo)況下有機(jī)蒸氣的密度為有機(jī)蒸氣的密度為g/L， M = 22.4L/mol g/L （

6、3）根據(jù)有機(jī)蒸氣的相對(duì)密度）根據(jù)有機(jī)蒸氣的相對(duì)密度D， D =M1 / M2 （4）質(zhì)譜法（最精確、最快捷的方法）質(zhì)譜法（最精確、最快捷的方法）（4 4）質(zhì)譜法）質(zhì)譜法相對(duì)分子質(zhì)量的確定相對(duì)分子質(zhì)量的確定有機(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：碎片的相對(duì)質(zhì)量（質(zhì)荷比：碎片的相對(duì)質(zhì)量（m m）和所帶電荷（）和所帶電荷（e e- -）的比值）的比值（由于分子離子的質(zhì)荷比越大，達(dá)到檢測器需要的時(shí)間最長，（由于分子離子的質(zhì)荷比越大，達(dá)到檢測器需要的時(shí)間最長，因此因此譜圖中的質(zhì)荷比最大的就是未知物的相對(duì)分子質(zhì)量）譜圖中的質(zhì)

7、荷比最大的就是未知物的相對(duì)分子質(zhì)量）質(zhì)譜法作用：測定相對(duì)分子質(zhì)量質(zhì)譜法作用：測定相對(duì)分子質(zhì)量 測定相對(duì)分子質(zhì)量的方法很多，測定相對(duì)分子質(zhì)量的方法很多，質(zhì)譜法質(zhì)譜法是最精確、最快是最精確、最快捷的方法。它是用高能電子流等轟擊樣品分子，使該分捷的方法。它是用高能電子流等轟擊樣品分子，使該分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子。這些子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子。這些不同離子具有不同的質(zhì)量，質(zhì)量不同的離子在磁場作用不同離子具有不同的質(zhì)量，質(zhì)量不同的離子在磁場作用下達(dá)到檢測器的時(shí)間有差異，其結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖下達(dá)到檢測器的時(shí)間有差異，其結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖。質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀問題：未知物問題

8、：未知物A A 其實(shí)驗(yàn)式為其實(shí)驗(yàn)式為C C2 2HH6 6O O 根據(jù)根據(jù)質(zhì)譜法（課本質(zhì)譜法（課本P P2121質(zhì)普圖）測定其相對(duì)分質(zhì)普圖）測定其相對(duì)分子質(zhì)量為子質(zhì)量為4646，確定其結(jié)構(gòu)？，確定其結(jié)構(gòu)？CH3CH2OH+質(zhì)荷比質(zhì)荷比311008060402002030405027294546CH3CH2+CH2=OH+CH3CH=OH+相對(duì)豐度相對(duì)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)荷比越子的質(zhì)荷比越大，達(dá)到檢測大，達(dá)到檢測器需要的時(shí)間器需要的時(shí)間越長，因此越長，因此質(zhì)質(zhì)譜圖中的最靠譜圖中的最靠右即質(zhì)荷比最右即質(zhì)荷比最大的就是未知大的就是未知物的相對(duì)分子物的相

9、對(duì)分子質(zhì)量。質(zhì)量。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：作用：獲得分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息獲得分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息作用：作用：測定有機(jī)物分子中等效氫原子的類型和數(shù)目測定有機(jī)物分子中等效氫原子的類型和數(shù)目 三三. .分子結(jié)構(gòu)的鑒定分子結(jié)構(gòu)的鑒定 利用特征反應(yīng)鑒定出官能團(tuán)，再進(jìn)一步確認(rèn)分子結(jié)構(gòu)利用特征反應(yīng)鑒定出官能團(tuán)，再進(jìn)一步確認(rèn)分子結(jié)構(gòu)2.2.物理方法：物理方法：1.1.化學(xué)方法：化學(xué)方法：由于有機(jī)物中組成化學(xué)鍵、官能團(tuán)的原子處于不由于有機(jī)物中組成化學(xué)鍵、官能團(tuán)的原子處

10、于不斷振動(dòng)狀態(tài)，且振動(dòng)頻率與紅外光的振動(dòng)頻譜相當(dāng)。斷振動(dòng)狀態(tài)，且振動(dòng)頻率與紅外光的振動(dòng)頻譜相當(dāng)。所以，當(dāng)用紅外線照射有機(jī)物分子時(shí)，分子中的化學(xué)所以，當(dāng)用紅外線照射有機(jī)物分子時(shí)，分子中的化學(xué)鍵、官能團(tuán)可發(fā)生震動(dòng)吸收，鍵、官能團(tuán)可發(fā)生震動(dòng)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，在紅外光譜圖中將吸收頻率不同，在紅外光譜圖中將處于不同位置處于不同位置。因。因此，我們就可以此，我們就可以根據(jù)紅外光譜圖，推知有機(jī)物含有哪根據(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)些化學(xué)鍵、官能團(tuán)，以確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。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

11、理是：1.1.紅外光譜紅外光譜(IR)(IR)三三. .分子結(jié)構(gòu)的鑒定分子結(jié)構(gòu)的鑒定 紅外光譜儀初步推測有機(jī)物初步推測有機(jī)物A A中含有中含有-OH-OH；C-OC-O；C-HC-H鍵鍵 核磁共振中的核指的是氫原子核。氫原子核核磁共振中的核指的是氫原子核。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(hào)，處于不同化學(xué)環(huán)境中的氫可以記錄到有關(guān)信號(hào)，處于不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振時(shí)吸收的頻率不同，在譜圖上出原子因產(chǎn)生共振時(shí)吸收的頻率不同，在譜圖上出

12、現(xiàn)的現(xiàn)的位置也不同。且吸收峰的面積與氫原子數(shù)成位置也不同。且吸收峰的面積與氫原子數(shù)成正比?？梢哉?。可以推知該有機(jī)物分子有幾種不同類型的推知該有機(jī)物分子有幾種不同類型的氫原子及它們的數(shù)目多少氫原子及它們的數(shù)目多少。2.2.核磁共振氫譜核磁共振氫譜三三. .分子結(jié)構(gòu)的確定分子結(jié)構(gòu)的確定 A A中有三種類型中有三種類型HH原子的吸收峰，原子的吸收峰，因此因此A A為為C C2 2HH5 5OHOHCH3OCH3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(hào)號(hào)個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)和和數(shù)目數(shù)目信號(hào)強(qiáng)度之比信號(hào)強(qiáng)度之比峰峰面面積積吸收峰數(shù)目氫

13、原子類型吸收峰數(shù)目氫原子類型不同吸收峰的面積之比（強(qiáng)度之比）不同吸收峰的面積之比（強(qiáng)度之比）不同氫原子的個(gè)數(shù)之比不同氫原子的個(gè)數(shù)之比核磁共振氫譜核磁共振氫譜1.1.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，則核磁共振譜圖，則該有機(jī)物可能是該有機(jī)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.下列有機(jī)物在下列有機(jī)物在核磁共振圖上只給出兩核磁共振圖上只給出兩組吸收面積不同的峰的是組吸收面積不同的峰的是( (

14、 ) ) A A. .HCHO HCHO B B. .CHCH3 3OH OH C C. .HCOOH DHCOOH D. .CHCH3 3COOCHCOOCH3 3B有一有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為有一有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為7474，確，確定分子結(jié)構(gòu)，請寫出該分子的結(jié)構(gòu)簡定分子結(jié)構(gòu)，請寫出該分子的結(jié)構(gòu)簡式式 COC對(duì)稱對(duì)稱CH3對(duì)稱對(duì)稱CH2CH3CH2OCH2CH3紅外光譜紅外光譜三種波譜小結(jié)：三種波譜小結(jié)：1.1.質(zhì)譜：質(zhì)譜：測定相對(duì)原子質(zhì)量，圖譜中測定相對(duì)原子質(zhì)量，圖譜中最靠右質(zhì)量最大者最靠右質(zhì)量最大者即為分子的相對(duì)原即為分子的相對(duì)原子質(zhì)量。子質(zhì)量。( (要會(huì)看圖要會(huì)看圖) )2.2.紅外光

15、譜：紅外光譜：測定分子中的化學(xué)鍵和測定分子中的化學(xué)鍵和官能團(tuán)。官能團(tuán)。( (題目會(huì)告知數(shù)據(jù)題目會(huì)告知數(shù)據(jù)) )3.3.核磁共振氫譜：核磁共振氫譜：測定分子中等效氫測定分子中等效氫的種類和數(shù)目比。的種類和數(shù)目比。( (要會(huì)看圖要會(huì)看圖) )設(shè)設(shè)H H+ +的質(zhì)荷比為的質(zhì)荷比為，某有機(jī)物樣品的某有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如圖所示（假設(shè)離子均帶一個(gè)質(zhì)荷比如圖所示（假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子的多單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子的多少有關(guān)），則該有機(jī)物可能是少有關(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某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)確定：某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)確定：測定

16、實(shí)驗(yàn)式：某含測定實(shí)驗(yàn)式：某含C C、H H、O O三種元素的有機(jī)三種元素的有機(jī)物，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗(yàn)測定其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是物，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗(yàn)測定其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是64.86%64.86%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是13.51%, 13.51%, 則其實(shí)驗(yàn)式則其實(shí)驗(yàn)式是（是（ ） 確定分子式：下圖是該有機(jī)物的質(zhì)譜圖，則確定分子式：下圖是該有機(jī)物的質(zhì)譜圖，則其相對(duì)分子質(zhì)量為（其相對(duì)分子質(zhì)量為（ ），分子式為（），分子式為（ ）C4H10O74C4H10O74現(xiàn)用紅外光譜和核磁共振氫譜測定某現(xiàn)用紅外光譜和核磁共振氫譜測定某有機(jī)物有機(jī)物X X的結(jié)構(gòu)。請回答以下問題：的結(jié)構(gòu)。請回答以下問題：1.1.若若X

17、X為乙醛：紅外光譜有為乙醛：紅外光譜有 個(gè)振個(gè)振動(dòng)吸收；核磁共振氫譜有動(dòng)吸收；核磁共振氫譜有 個(gè)峰，個(gè)峰，峰面積比為峰面積比為 。2.2.若若X X為丙酸：紅外光譜有為丙酸：紅外光譜有 個(gè)振動(dòng)個(gè)振動(dòng)吸收；核磁共振氫譜有吸收；核磁共振氫譜有 個(gè)峰，峰個(gè)峰，峰面積比為面積比為 。221:3433:2:1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)物的紅的有機(jī)物的紅外光譜譜圖外光譜譜圖, ,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：COCC=O不對(duì)稱不對(duì)稱CH3CH3CH2COOCH3或或CH3COOCH2CH3CH3COCH2OCH3分子式均為分子式均為C C3 3H H6 6O O2 2的二元混合物，分的二元混合物，分離后離后, ,在核磁共振氫譜上觀察到氫原在核磁共振氫譜上觀察到氫原子給出的峰有兩種情況。第一種情況子給出的峰有兩種情況。第一種情況峰給出的強(qiáng)度為峰給出的強(qiáng)度為1 11 1；第二種情況峰；第二種情況峰給出的強(qiáng)度