第一章 第四節(jié) 研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法 第二課時(shí)

第四節(jié)研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法第二課時(shí)元素分析與相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定、分子結(jié)構(gòu)的確定有機(jī)物（純凈）確定分子式？首先要確定有機(jī)物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C、H、O各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？李比希法現(xiàn)代元素分析法研究有機(jī)物的一般步驟和方法二、元素分析→確定實(shí)驗(yàn)式“李比希元素分析法”的原理：取定量含C、H（O）的有機(jī)物加氧化銅氧化H2OCO2用無(wú)水CaCl2吸收用KOH濃溶液吸收得前后質(zhì)量差得前后質(zhì)量差計(jì)算C、H含量計(jì)算O含量得出實(shí)驗(yàn)式求有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式：【例題】某含C、H、O三種元素的未知物A，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗(yàn)測(cè)定A中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.16%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.14%，求A的實(shí)驗(yàn)式。解：氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1－52.16%－13.14%＝34.70%各元素原子個(gè)數(shù)比N(C)：N(H)：N(O)＝＝2：6：1A的實(shí)驗(yàn)式為：C2H6O若要確定它的分子式，還需要什么條件？1、確定相對(duì)分子質(zhì)量的常見(jiàn)方法：（1）根據(jù)標(biāo)況下氣體的密度可求：M=22.4L/mol?ρg/L=22.4ρg/mol（2）依據(jù)氣體的相對(duì)密度：M1=DM2(D:相對(duì)密度)（3）求混合物的平均式量：（4）運(yùn)用質(zhì)譜法來(lái)測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量三、確定相對(duì)分子質(zhì)量→確定分子式2、測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量最精確快捷的方法

用高能電子流轟擊分子，使其失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子，帶正電荷的分子離子和碎片離子具有不同質(zhì)量，它們?cè)诖艌?chǎng)下達(dá)到檢測(cè)器的時(shí)間不同，結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖?！|(zhì)譜法相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定——

質(zhì)譜儀由于分子離子的質(zhì)荷比越大，達(dá)到檢測(cè)器需要的時(shí)間越長(zhǎng)，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）（1）質(zhì)荷比是什么？（2）如何確定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量？分子離子與碎片離子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷的比值未知化合物A的質(zhì)譜圖結(jié)論：A的相對(duì)分子質(zhì)量為46【例題】2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者的貢獻(xiàn)之一是發(fā)明了對(duì)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（10－9g）化合物通過(guò)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C2H6離子化后可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋

……，然后測(cè)定其質(zhì)荷比。某有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如右圖所示則該有機(jī)物可能是A甲醇B甲烷C丙烷D乙烯

例：未知物A的分子式為C2H6O，其結(jié)構(gòu)可能是什么？

HHHHH－C－C－O－H或H－C－O－C－HHHHH三、波譜分析——確定結(jié)構(gòu)式確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的一般步驟是：（1）根據(jù)分子式寫出可能的同分異構(gòu)體（2）利用該物質(zhì)的性質(zhì)推測(cè)可能含有的官能團(tuán)，最后確定正確的結(jié)構(gòu)1、紅外光譜（IR）紅外光譜法確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的原理是：由于有機(jī)物中組成化學(xué)鍵、官能團(tuán)的原子處于不斷振動(dòng)狀態(tài)，且振動(dòng)頻率與紅外光的振動(dòng)頻譜相當(dāng)。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，不同的化學(xué)鍵、官能團(tuán)吸收頻率不同，在紅外光譜圖中將處于不同位置。因此，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)。紅外光譜鑒定分子結(jié)構(gòu)可以獲得化學(xué)鍵和官能團(tuán)的信息CH3CH2OH的紅外光譜結(jié)論：A中含有O-H、C-O、C-H(二)核磁共振氫譜(HNMR)

1、原理:處在不同環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振時(shí)吸收電磁波的頻率不同,在圖譜上出現(xiàn)的位置也不同,各類氫原子的這種差異被稱作化學(xué)位移;而且,

吸收峰的面積與氫原子數(shù)成正比。2、作用:

通過(guò)核磁共振氫譜可知道有機(jī)物里含有氫原子種類以及不同種類氫原子的數(shù)目之比。核磁共振氫譜信息A.吸收峰數(shù)目＝氫原子類型B.不同吸收峰的面積之比

==

不同氫原子的個(gè)數(shù)之比核磁共振

HNMR

圖確定下列兩種結(jié)構(gòu)的氫譜圖分別是哪種？1種氫原子吸收峰數(shù)目1種3種氫原子吸收峰數(shù)目3種案例分析H—C—O—C—HH—C—C—O—HHHHHHHHH因此，A的結(jié)構(gòu)為：

HHH－C－C－O－HHH【例題】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：C—O—CC=O不對(duì)稱CH3CH3COOCH2CH3【練習(xí)】有一有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為74，確定分子結(jié)構(gòu)，請(qǐng)寫出該分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

C—O—C對(duì)稱CH3對(duì)稱CH2CH3CH2OCH2CH3【例題】一個(gè)有機(jī)物的分子量為70,紅外光譜表征到碳碳雙鍵和C＝O的存在，核磁共振氫譜列如下圖：②寫出該有機(jī)物的可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：①寫出該有機(jī)物的分子式：C4H6OCH3CH=CHCHO說(shuō)明：這四種峰的面積比是：1：1：1：3【小結(jié)】確定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)一般過(guò)程：紅外光譜、核磁共振等波譜分析確定結(jié)構(gòu)式元素定量分析確定實(shí)驗(yàn)式質(zhì)譜等測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量確定分子式【練習(xí)】某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)確定過(guò)程前兩步為：①測(cè)定實(shí)驗(yàn)式：某含C、H、O三種元素的有機(jī)物，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗(yàn)測(cè)定其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是64.86%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是13.51%,則其實(shí)驗(yàn)式是（）。

②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（），分子式為（）。C4H10O74C4H10O3、有機(jī)物分子式的確定方法：

【方法一】最簡(jiǎn)式法根據(jù)分子式為最簡(jiǎn)式的整數(shù)倍，因此利用相對(duì)分子質(zhì)量的最簡(jiǎn)式可確定其分子式?！揪毩?xí)】嗎啡和海洛因都是嚴(yán)格查禁的毒品。嗎啡分子含C71.58%、H6.67%、N4.91%、其余為O。已知其分子量不超過(guò)300。試求：⑴嗎啡的分子量；⑵嗎啡的分子式。16.84%285C17H19NO3學(xué)與問(wèn)實(shí)驗(yàn)表明，許多咖啡和可樂(lè)飲料中含有興