有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的確定.ppt

1、第2課時(shí)有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的確定 三維目標(biāo),思維激活 1怎樣用實(shí)驗(yàn)證明某可燃物分子組成中是否含有碳、氫兩種元素？ 2乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3OCH3)的分子式都為C2H6O。你如何確定分子式為C2H6O的物質(zhì)的類別？ 提示：乙醇和二甲醚屬于同分異構(gòu)體，通過結(jié)構(gòu)分析能確定二者的類別；借助跟Na反應(yīng)也可以確定二者的類別。,自學(xué)導(dǎo)引 一、元素分析與相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定 1元素分析 定性分析：用化學(xué)方法鑒定有機(jī)物分子的元素組成，如燃燒后CCO2，HH2O，ClHCl。 定量分析：將一定量有機(jī)物燃燒后分解為簡(jiǎn)單化合物，并測(cè)定各產(chǎn)物的量，從而推算出各組成元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 實(shí)驗(yàn)式（或最簡(jiǎn)式）：表示

2、有機(jī)物分子所含元素的原子最簡(jiǎn)單的整數(shù)比。,(1)實(shí)驗(yàn)方法 李比希氧化產(chǎn)物吸收法 用CuO將僅含C、H、O元素的有機(jī)物氧化，氧化后產(chǎn)物H2O用無水CaCl2吸收，CO2用KOH濃溶液吸收，分別稱出吸收前后吸收劑的質(zhì)量，計(jì)算出碳、氫原子在分子中的含量，其余的為氧原子的含量。 現(xiàn)代元素分析法 (2)數(shù)據(jù)處理 碳、氫、氧在某有機(jī)物中的原子個(gè)數(shù)比 n(C)n(H)n(O) 2 ，元素分 析只能確定組成分子的各原子最簡(jiǎn)單的整數(shù)比。,2相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定質(zhì)譜法 (1)原理：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。分子離 子和碎片離子具有不同的相 對(duì)質(zhì)量，它們?cè)诖艌?chǎng)

3、的作用 下，到達(dá)檢測(cè)器的時(shí)間將因 質(zhì)量的不同而有先后，其結(jié) 果被記錄為質(zhì)譜圖。 (2)質(zhì)荷比：分子離子與 碎片離子的相對(duì)質(zhì)量與其電 荷的比值。 由上圖可看出，質(zhì)荷比 最大的數(shù)據(jù)是46，這就表示了未知物質(zhì)A的相對(duì)分子質(zhì)量。,二、分子結(jié)構(gòu)的確定 僅僅確定了有機(jī)物的分子式，還不能弄清分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。如前面提到未知物A的相對(duì)分子質(zhì)量為46，實(shí)驗(yàn)式的相對(duì)分子質(zhì)量也為46，因此實(shí)驗(yàn)式就是分子式，即C2H6O，但 它可能出現(xiàn)兩種結(jié)構(gòu)： 和 , 因此只有鑒定分子結(jié)構(gòu)才能確定。 鑒定結(jié)構(gòu)的方法有物理方法和化學(xué)方法。 化學(xué)方法主要是鑒別官能團(tuán)，物理方法主要有紅外光譜、核磁共振氫譜等方法。,1紅外光譜 在有機(jī)物分子

4、中，組成化學(xué)鍵或官能團(tuán)的原子處于不斷振動(dòng)的狀態(tài)，其振動(dòng)頻率與紅外光的振動(dòng)頻率相當(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)鍵或官能團(tuán)可發(fā)生振動(dòng)吸收，不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)吸收頻率不同，在紅外光譜圖上將處于不同的位置，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。,例如，上面提到的未知物A的紅外光譜圖(如下圖)上發(fā)現(xiàn)有OH鍵、CH鍵和CO鍵的振動(dòng)吸收。 因此，可以初步推測(cè)該未知物A是含羥基的化合物，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可寫為C2H5OH。,2核磁共振氫譜 氫原子核具有磁性，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。用核磁共振儀可以記錄到有關(guān)信號(hào)，處在不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振

5、時(shí)吸收的頻率不同，在譜圖上出現(xiàn)的位置也不同，且吸收峰的面積與氫原子數(shù)成正比。因此，從核磁共振氫譜圖上可以推知該有機(jī)物分子有幾種不同類型的氫原子及它們的數(shù)目。 未知物A(C2H5OH)的核磁共振氫譜有三個(gè)峰(如圖1)，峰面積之比是123，它們分別為羥基的一個(gè)氫原子、亞甲基(CH2)上的兩個(gè)氫原子和甲基上的三個(gè)氫原子的吸收峰。而二甲醚(CH3OCH3)中的六個(gè)氫原子均處于相同的化學(xué)環(huán)境，只有一種氫原子，應(yīng)只有一個(gè)吸收峰(如圖2)。,從上述未知物A的紅外光譜和核磁共振氫譜可知： (1)紅外光譜圖表明有羥基(OH)、CO鍵和CH鍵紅外吸收峰。 (2)核磁共振氫譜有三種類型氫原子的吸收峰 因此，未知物A

6、的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式應(yīng)該是CH3CH2OH，而不是CH3OCH3。,名師解惑 確定有機(jī)物分子式的方法 (1)實(shí)驗(yàn)式法： 首先根據(jù)題意求出烴的實(shí)驗(yàn)式，設(shè)為CaHb， x，,(2)物質(zhì)的量關(guān)系法：由密度或其他條件求摩爾質(zhì)量求1 mol分子中所含各元素原子的物質(zhì)的量求分子式。 (3)化學(xué)方程式法(代數(shù)法)：利用化學(xué)方程式及題干要求列方程組求解未知數(shù)值求分子式。 (4)通式法：題干要求或物質(zhì)性質(zhì)確定類別及組成通式 n值分子式。,典例導(dǎo)析 知識(shí)點(diǎn)1：核磁共振氫譜的考查 例1為測(cè)定某有機(jī)化合物A的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： 分子式的確定： (1)將有機(jī)物A置于氧氣流中充分燃燒，實(shí)驗(yàn)測(cè)得生成5.4 g H2O和8.8 g

7、CO2，消耗氧氣6.72 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則該物質(zhì)中各元素的原子個(gè)數(shù)比是_。 (2)用質(zhì)譜儀測(cè)定該有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量得到如圖所示質(zhì)譜圖，則其相對(duì)分子質(zhì)量為_，該物質(zhì)的分子式是_。 (3)根據(jù)價(jià)鍵理論，預(yù)測(cè)A的可能結(jié)構(gòu)并寫出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：_。,結(jié)構(gòu)式的確定： (4)核磁共振氫譜能對(duì)有機(jī)物分子中不同位置的氫原子給出不同的峰值(信號(hào))，根據(jù)峰值(信號(hào))可以確定分子中氫原子的種類和數(shù)目。例如：甲基氯甲基醚(ClCH2OCH3)有兩種氫原子，如圖。經(jīng)測(cè)定，有機(jī)物A的核磁共振氫譜示意圖如圖，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_。,解析(1)據(jù)題意有：n(H2O)0.3 mol，則有n(H)0.6 mol；n(CO2)0

8、.2 mol，則有n(C)0.2 mol。據(jù)氧原子守恒有n(O)n(H2O)2n(CO2)2n(O2)0.3 mol20.2 mol 2 0.1 mol，則N(C)N(H)N(O) n(C)n(H)n(O)261。(2)據(jù)(1)可知該有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式為C2H6O，假設(shè)該有機(jī)物的分子式為(C2H6O)m，由質(zhì)譜圖知其相對(duì)分子質(zhì)量為46，則46m46，即m1，故其分子式為C2H6O。(3)由A的分子式為C2H6O可知A為飽和化合物，可推測(cè)其結(jié)構(gòu)為CH3CH2OH或CH3OCH3。(4)分析A的核磁共振氫譜圖可知：A有三種不同類型的H原子，CH3OCH3只有一種類型的H原子，故A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH

9、2OH。 答案(1)261(2)46；C2H6O (3)CH3CH2OH，CH3OCH3(4)CH3CH2OH,跟蹤練習(xí)1在核磁共振氫譜中出現(xiàn)兩組峰，其氫原子數(shù)之比為32的化合物是() 解析根據(jù)核磁共振氫譜中出現(xiàn)兩組峰的情況分析，A項(xiàng)中氫原子數(shù)之比為31；B項(xiàng)中氫譜出現(xiàn)的是三組峰；C項(xiàng)中氫原子數(shù)之比為34；D項(xiàng)正確。 答案D,知識(shí)點(diǎn)2：紅外光譜的考查 例2下圖是一種分子式為C4H8O2的有機(jī)物的紅外光譜譜圖，則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_。 解析由圖可知，分子中有CO和COC結(jié)構(gòu)，即分子里有酯基，所以該有機(jī)物可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 CH3CH2COOCH3、CH3COOCH2CH3、 HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2。 答案CH3CH2COOCH3、CH3COOCH2CH3、 HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2,跟蹤練習(xí)2某有機(jī)物由C、H、O三種元素組成，它的紅