4研究有机化合物的一般步骤和方法自制.ppt

第4节研究有机化合物的一般步骤和方法 研究有机物的一般步骤 分离 提纯 元素定量分析确定实验式 测定相对分子质量确定分子式 波谱分析确定结构式 分子中各原子的最简单的整数比 思考与交流 1 常用的分离 提纯物质的方法有哪些 2 归纳分离 提纯物质的总的原则是什么 不增 不减 易分 复原 1 蒸馏 思考与交流1 蒸馏法适用于分离 提纯何类有机物 对该类有机物与杂质的沸点区别有何要求 2 实验室进行蒸馏实验时 用到的仪器主要有哪些 3 思考实验1 1的实验步骤 有哪些需要注意的事项 一 分离 提纯 蒸馏烧瓶 冷凝管 温度计 尾接管 冷水 热水 使用前要检查装置的气密性 蒸馏的注意事项 注意仪器组装的顺序 先下后上 由左至右不得直接加热蒸馏烧瓶 需垫石棉网 蒸馏烧瓶盛装的液体 最多不超过容积的2 3 不得将全部溶液蒸干 需使用沸石 冷凝水水流方向应与蒸汽流方向相反 逆流 下进上出 温度计水银球位置应与蒸馏烧瓶支管口齐平 以测量馏出蒸气的温度 练习 欲用96 的工业酒精制取无水乙醇时 可选用的方法是a 加入无水cuso4 再过滤b 加入生石灰 再蒸馏c 加入浓硫酸 再加热 蒸出乙醇d 将96 的乙醇溶液直接加热蒸馏出苯 2 重结晶 原理 利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的溶解度不同而将其杂质除去的方法 关键 选择适当的溶剂 选择溶剂的条件 1 杂质在溶剂中的溶解度很小或很大 2 被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度受温度的影响较大 例如 苯甲酸的重结晶p 18图1 8 粗产品 热溶解 热过滤 冷却结晶 提纯产品 是不是温度越低越好 不纯固体物质 残渣 不溶性杂质 滤液 母液 可溶性杂质和部分被提纯物 晶体 产品 溶于溶剂 制成饱和溶液 趁热过滤 冷却 结晶 过滤 洗涤 3 萃取 原理 利用混合物中一种溶质在互不相溶的两种溶剂中的溶解性不同 用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液中提取出来的方法 主要仪器 分液漏斗 操作过程 振荡 静置 分液 萃取包括 1 液 液萃取 是利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同 将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程 2 固 液萃取 是用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程 专用仪器设备 萃取剂的选择 与原溶剂互不相溶 被萃取的物质在萃取剂中的溶解度要大得多常见的有机萃取剂 乙醚 石油醚 二氯甲烷 四氯化碳 练习下列每组中各有三对物质 它们都能用分液漏斗分离的是a乙酸乙酯和水 酒精和水 植物油和水b四氯化碳和水 溴苯和水 硝基苯和水c甘油和水 乙酸和水 乙酸和乙醇d汽油和水 苯和水 己烷和水 练习可以用分液漏斗分离的一组液体混和物是a溴和四氯化碳b苯和溴苯c汽油和苯d硝基苯和水 学习小技巧 适当记忆一些有机物质相对与水的密度大小 对于解决萃取分液的实验题是很有帮助的 4 色谱法 阅读p 19 利用吸附剂对不同有机物吸附作用的不同 分离 提纯有机物的方法 例如 用粉笔分离色素 有机物 纯净 确定分子式 首先要确定有机物中含有哪些元素 如何利用实验的方法确定有机物中c h o各元素的质量分数 李比希法 现代元素分析法 如何用实验的方法确定葡萄糖中的元素组成 二 元素分析与相对分子质量的确定 1 元素分析方法 李比希法 现代元素分析法 元素分析仪 例1 某含c h o三种元素的未知物a 经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分数为52 16 氢的质量分数为13 14 1 试求该未知物a的实验式 分子中各原子的最简单的整数比 2 若要确定它的分子式 还需要什么条件 2 相对分子质量的测定 质谱法 ms 质谱仪 思考与交流 1 质谱法的原理是什么 2 质荷比是什么 3 如何读谱以确定有机物的相对分子质量 由于相对质量越大的分子离子的质荷比越大 达到检测器需要的时间越长 因此谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量 下图是例1中有机物a的质谱图 则其相对分子质量为 分子式为 46 c2h6o 例2 2002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 其方法是让极少量的 10 9g 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c2h6离子化后可得到c2h6 c2h5 c2h4 然后测定其质荷比 某有机物样品的质荷比如下图所示 则该有机物可能是a甲醇b甲烷c丙烷d乙烯 求有机物相对分子质量的常用方法 1 m m n 2 根据有机蒸气的相对密度d m1 dm2 3 标况下有机蒸气的密度为 g l m 22 4l mol g l 有机物分子式的三种常用求法 1 先根据元素原子的质量分数求实验式 再根据相对分子质量求分子式 2 直接根据相对分子质量和元素的质量分数求分子式 3 对只知道相对分子质量的范围的有机物 要通过估算求相对分子质量 再求分子式 课本例1 三 分子结构的鉴定 结构式 确定有机物的官能团 分子式 1 红外光谱 ir 红外光谱仪 原理 用途 通过红外光谱可以推知有机物含有哪些化学键 官能团 例3 下图是一种分子式为c3h6o2的有机物的红外光谱谱图 则该有机物的结构简式为 c o c c o 不对称ch3 ch3cooch3 练习有一有机物的相对分子质量为74 确定分子结构 请写出该分子的结构简式 c o c 对称ch3 对称ch2 ch3ch2och2ch3 2 核磁共振氢谱 hnmr 核磁共振仪 原理 用途 通过核磁共振氢谱可知道有机物里有多少种氢原子 不同氢原子的数目之比是多少 吸收峰数目 氢原子类型 不同吸收峰的面积之比 强度之比 不同氢原子的个数之比 练习2002年诺贝尔化学奖表彰了两项成果 其中一项是瑞士科学家库尔特 维特里希发明了 利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法 在化学上经常使用的是核磁共振氢谱 它是根据不同化学环境的氢原子在核磁共振氢谱中给出的信号不同来确定有机物分子中的不同的氢原子 下列有机物分子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是ahchobch3ohchcoohdch3cooch3 例4 一个有机物的相对分子量为70 红外光谱表征到c c和c o的存在 核磁共振氢谱列如下图 写出该有机物的分子式 写出该有机物的可能的结构简式 c4h6o ch2 chcoch3 练习分子式为c3h6o2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 第一种情况峰给出的强度为1 1 第二种情况峰给出的强度为3 2 1 由此推断混合物的组成可能是 写结构简式 ch3cooch3ch3ch2cooh 图谱题解题建议 1 首先应掌握好三种谱图的作用 读谱方法 2 必须尽快熟悉有机物的类别及其官能团 3 根据图谱获取的信息 按碳四价的原则对官能团 基团进行合理的拼接