有机物分子式的确定精品文稿.ppt
有机物分子式的确定第1页，本讲稿共26页研究有机化合物的基本步骤研究有机化合物的基本步骤:分离、提纯分离、提纯分离、提纯分离、提纯,得到得到得到得到纯品有机物纯品有机物元素定量分析元素定量分析,确定确定实验式实验式(即最简式即最简式)测定相对分子质量测定相对分子质量,确定确定分子式分子式分子式分子式波谱分析波谱分析,确定确定结构式结构式(有哪些官能团）有哪些官能团）有哪些官能团）有哪些官能团）第2页，本讲稿共26页2、重结晶1 1、加热溶解、加热溶解2 2、趁热过滤、趁热过滤3 3、冷却结晶、冷却结晶在苯甲酸重结晶的实验在苯甲酸重结晶的实验在苯甲酸重结晶的实验在苯甲酸重结晶的实验第3页，本讲稿共26页不纯固体物质不纯固体物质残渣残渣(不溶性杂质不溶性杂质)滤液滤液母液母液(可溶性杂质和可溶性杂质和部分被提纯物部分被提纯物)晶体晶体(产品产品)溶于溶剂，制成饱和溶溶于溶剂，制成饱和溶液，趁热过滤液，趁热过滤冷却，结晶，过冷却，结晶，过滤滤，洗涤，洗涤第4页，本讲稿共26页实验式和分子式的区别实验式和分子式的区别实验式实验式：表示化合物分子中所含元素的原子数目：表示化合物分子中所含元素的原子数目 最简整数比最简整数比最简整数比最简整数比的式子。的式子。分子式：分子式：表示化合物所含元素的原子种类及数目的表示化合物所含元素的原子种类及数目的表示化合物所含元素的原子种类及数目的表示化合物所含元素的原子种类及数目的式子式子式子式子,表示物质的表示物质的表示物质的表示物质的真实组成。真实组成。预预 备备 知知 识识第5页，本讲稿共26页一般来说，有机物一般来说，有机物完全燃烧完全燃烧后，各元素对应的后，各元素对应的产物为产物为CCO2，HH2O，ClHCl。如：某有机物完全燃烧后，若产物只有如：某有机物完全燃烧后，若产物只有CO2和和H2O，其元，其元素素组成为组成为 。肯定有肯定有C C、H,H,可能有可能有O O燃烧法燃烧法二、元素分析与相对分子质量的测定二、元素分析与相对分子质量的测定定性分析方法定性分析方法1.1.元素分析：元素分析：第6页，本讲稿共26页有有机机物物燃烧燃烧COCO2 2H H2 2O O碱液吸收碱液吸收无水无水CaClCaCl2 2吸收吸收吸吸收收剂剂质质量量变变化化计算计算碳碳、氢氢原原子子的含量的含量剩剩 余余 的的 是是氧氧 原原 子子 的的含量含量李比希法李比希法现代元素分析法现代元素分析法第7页，本讲稿共26页（3 3）、已知相对密度（）、已知相对密度（D D），求分子量），求分子量 相同条件下，气体的分子量之比相同条件下，气体的分子量之比=密密度之比度之比=相对密度。相对密度。M1M2=1 2=D如：某气体对氢气的相对密度是如：某气体对氢气的相对密度是17，则该气体的分子量为则该气体的分子量为又如：某气体对空气的相对密度是又如：某气体对空气的相对密度是1.5，则该气体的分子量为，则该气体的分子量为3444第8页，本讲稿共26页确定相对分子质量的方法有确定相对分子质量的方法有（1）M=m/n（2）M=22.4（3 3）M1=DM2 M1=DM2（4）相对分子质量的确定）相对分子质量的确定质谱法质谱法测测定定相相对对分分子子质质量量的的方方法法很很多多，质质谱谱法法是是最最精精确、最快捷的方法。确、最快捷的方法。第9页，本讲稿共26页2、相对分子质量的测定、相对分子质量的测定质谱法质谱法原理：用高能电子流轰击样品，使分子失去电子变成带正电原理：用高能电子流轰击样品，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子，在磁场的作用下，由于它们的相荷的分子离子和碎片离子，在磁场的作用下，由于它们的相对质量不同而使其到达检测器的时间也先后不同，其结果被对质量不同而使其到达检测器的时间也先后不同，其结果被记录为质谱图记录为质谱图。乙醇的质谱图乙醇的质谱图29CH3CH2+CH2=OH+CH3CH=OH+CH3CH2OH+100%060%20%503020 质荷比最大的数据表示质荷比最大的数据表示未知物未知物A的相对分子质量的相对分子质量46第10页，本讲稿共26页练习练习12002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机物分子进行结构分析的质谱法。其方法是让极少量对有机物分子进行结构分析的质谱法。其方法是让极少量的化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，的化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如少量分子碎裂成更小的离子。如C2H6离子化后可得到离子化后可得到C2H6、C2H5、C2H4，然后测定其质荷比。某有机，然后测定其质荷比。某有机物样品的质荷比如右图所示（假设离子均带一个单位正电物样品的质荷比如右图所示（假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关），则该有机物可能是荷，信号强度与该离子的多少有关），则该有机物可能是A 甲醇甲醇 B 甲烷甲烷 C 丙烷丙烷 D 乙烯乙烯B B第11页，本讲稿共26页 练习练习练习练习 某有机物的结构确定：某有机物的结构确定：某有机物的结构确定：某有机物的结构确定：测定实验式：某含测定实验式：某含测定实验式：某含测定实验式：某含C C、H H、OO三种元素的有机物，经燃烧分析实三种元素的有机物，经燃烧分析实三种元素的有机物，经燃烧分析实三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是验测定其碳的质量分数是验测定其碳的质量分数是验测定其碳的质量分数是64.86%64.86%，氢的质量分数是，氢的质量分数是，氢的质量分数是，氢的质量分数是13.51%,13.51%,则其则其则其则其实验式是（实验式是（实验式是（实验式是（）。）。）。）。确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为（确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为（确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为（确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为（），分子式为（），分子式为（），分子式为（），分子式为（）。）。）。）。C4H10O74C4H10O第12页，本讲稿共26页（5）特殊方法）特殊方法部分有机物的实验式中部分有机物的实验式中H已达饱和，则该有机已达饱和，则该有机物的实验式就是分子式。（如：物的实验式就是分子式。（如：CH4、CH3Cl、C2H6O等）等）部分特殊组成的实验式如：部分特殊组成的实验式如：CH3 当当n=2时即达时即达饱和，在不知相对分子质量时也可求得饱和，在不知相对分子质量时也可求得C2H6第13页，本讲稿共26页三、三、分子结构的测定分子结构的测定 有机物的性质有机物的性质结构式结构式（确定有机物的官能团）（确定有机物的官能团）分子式分子式计算不饱和度计算不饱和度推测可能的官推测可能的官能团能团写出可能的同写出可能的同分异构体分异构体利用官能团的特利用官能团的特征性质，通过化征性质，通过化学实验确定。学实验确定。第14页，本讲稿共26页当化合物结构比较复杂时，若用化学方法，当化合物结构比较复杂时，若用化学方法，时间长、浪费试剂，因此科学上常常需要时间长、浪费试剂，因此科学上常常需要采取一些物理方法。与鉴定有机物结构有采取一些物理方法。与鉴定有机物结构有关的物理方法有红外光谱、核磁共振谱等。关的物理方法有红外光谱、核磁共振谱等。第15页，本讲稿共26页1、红外光谱、红外光谱：在有机物分子中，组成化学键或官能团在有机物分子中，组成化学键或官能团的原子处于不断振动的状态，其振动频率与的原子处于不断振动的状态，其振动频率与红外光的振动频率相当。所以，当用红外线红外光的振动频率相当。所以，当用红外线照射有机物分子时，分子中的化学键或官能照射有机物分子时，分子中的化学键或官能团可发生振动吸收，不同的化学键或官能团团可发生振动吸收，不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置，从而可获得分子中含有何种化学键的位置，从而可获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。或官能团的信息。P.22图：吸收越强，透过率越低，则说明含图：吸收越强，透过率越低，则说明含有该种原子团（官能团）有该种原子团（官能团）第16页，本讲稿共26页例例一一下下图图是是一一种种分分子子式式为为C4H8O2的的有有机机物物的的红红外外光光谱谱谱谱图图,则则该该有有机物的结构简式为：机物的结构简式为：COCC=O不对称不对称CH3CH3COOCH2CH3第17页，本讲稿共26页练习练习有一有机物的相对分子质量为有一有机物的相对分子质量为74，确定分子，确定分子结构，请写出该分子的结构简式结构，请写出该分子的结构简式 COC对称对称CH3对称对称CH2CHCH3 3CHCH2 2OCHOCH2 2CHCH3 3第18页，本讲稿共26页2、核磁共振氢谱、核磁共振氢谱：氢原子核具有磁性，如用电磁波照射氢原子氢原子核具有磁性，如用电磁波照射氢原子核，它能通过共振吸收电磁波能量，发生跃迁。核，它能通过共振吸收电磁波能量，发生跃迁。用核磁共振仪可以记录到有关信号，处在不同环用核磁共振仪可以记录到有关信号，处在不同环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，在图谱上出现的位置也不同，各类氢原子的同，在图谱上出现的位置也不同，各类氢原子的这种差异被称作化学位移这种差异被称作化学位移;而且吸收峰的面积与而且吸收峰的面积与氢原子数成正比氢原子数成正比.P.23图图由上述图谱可知由上述图谱可知：未知物未知物A的结构应为的结构应为CH3CH2OH第19页，本讲稿共26页练习练习下列有机物分子在核磁共振氢谱中只下列有机物分子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是给出一种信号的是A HCHO B CH3OH C HCOOH D CH3COOCH3第20页，本讲稿共26页3、下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组、下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是峰的是()A2,2,3,3四甲基丁烷四甲基丁烷B2,3,4三甲基戊烷三甲基戊烷C3,4二甲基己烷二甲基己烷D2,5二甲基己烷二甲基己烷第21页，本讲稿共26页4、下列化合物分子中，在核磁共振氢谱图、下列化合物分子中，在核磁共振氢谱图中能给出三种信号的是中能给出三种信号的是 （）A.CH3CH2CH3 B.CH3COCH2CH3 C.CH3CH2OH D.CH3OCH3第22页，本讲稿共26页一个有机物的分子量为一个有机物的分子量为70,70,红外光谱表征到碳碳双键和红外光谱表征到碳碳双键和C CO O的存的存在，核磁共振氢谱列如下图：在，核磁共振氢谱列如下图：写出该有机物的分子式：写出该有机物的分子式：写出该有机物的可能的结构简式：写出该有机物的可能的结构简式：C C4 4HH6 6O OCHCH2 2=CCHO=CCHOCHCH3 3第23页，本讲稿共26页 练习练习练习练习 分子式为分子式为分子式为分子式为C C3 3H H6 6OO2 2的二元混合物，如果在核磁共的二元混合物，如果在核磁共的二元混合物，如果在核磁共的二元混合物，如果在核磁共振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况。第一种情振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况。第一种情振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况。第一种情振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况。第一种情况峰给出的强度为况峰给出的强度为况峰给出的强度为况峰给出的强度为1 11 1；第二种情况峰给出的强度为；第二种情况峰给出的强度为；第二种情况峰给出的强度为；第二种情况峰给出的强度为3 32 21 1。由此推断混合物的组成可能是（写结构简式）。由此推断混合物的组成可能是（写结构简式）。由此推断混合物的组成可能是（写结构简式）。由此推断混合物的组成可能是（写结构简式）。CH3COOCH3和和CH3CH2COOH第24页，本讲稿共26页一个有机物的分子量为一个有机物的分子量为70,70,红外光谱表征到碳碳双键和红外光谱表征到碳碳双键和C CO O的存在，核磁共振氢谱列如下图：的存在，核磁共振氢谱列如下图：写出该有机物的分子式：写出该有机物的分子式：写出该有机物的可能的结构简式：写出该有机物的可能的结构简式：C C4 4HH6 6O OCHCH2 2=CCHO=CCHOCHCH3 3第25页，本讲稿共26页3 3、吗啡和海洛因都是严格查禁的毒品。吗啡分子含、吗啡和海洛因都是严格查禁的毒品。吗啡分子含C C：71.58%71.58%，HH：6.67%6.67%，NN：4.91%4.91%，其余为，其余为O O。已知其相。已知其相对分子质量不超对分子质量不超300300。试求出：。试求出：（1 1）吗啡的相对分子质量为？吗啡的分子式为）吗啡的相对分子质量为？吗啡的分子式为？（2 2）已知海洛因是吗啡的二乙酸酯。试求：海洛因）已知海洛因是吗啡的二乙酸酯。试求：海洛因的相对分子质量为？海洛因的分子式为？的相对分子质量为？海洛因的分子式为？解析解析:N(C):N(H):N(N):N(O)=:N(C):N(H):N(N):N(O)=（71.581271.5812）:（6.6716.671）:（4.91144.9114）:(1-:(1-71.58%-6.67%-4.91%)16=17:19:1:371.58%-6.67%-4.91%)16=17:19:1:3。最最简简式式：C C1717H H1919O O3 3N N ，式式量量为为285285；从从相相对对分分子子质质量量不超过不超过300300分析，最简式就是分子式分析，最简式就是分子式 C C1717H H1919O O3 3N N+2CH2CH3 3COOH COOH 海海洛洛因因+2H+2H2 2O O，所所以以海海洛洛因因分分子为子为C C2121H H2323O O5 5N N，式量为，式量为369369。第26页，本讲稿共26页
