《有机物分子式、结构式的确定》PPT

1、有机物分子式的确定有机物分子式的确定直接法、实验式法、直接法、实验式法、商余法、平均组成法、商余法、平均组成法、分子式的确定：分子式的确定：1、有机物组成元素：有机物组成元素：一般来说，有机物完全一般来说，有机物完全燃烧后，各元素对应的产物为燃烧后，各元素对应的产物为CCO2，HH2O，某有机物完全燃烧后，若产物只，某有机物完全燃烧后，若产物只有有CO2和和H2O ，其组成元素肯定有，其组成元素肯定有C、H可能可能有有O。欲判断是否含氧，欲判断是否含氧，应先求得应先求得CO2中碳的质中碳的质量及量及H2O中的氢的质量之和，然后与原有机中的氢的质量之和，然后与原有机物质量相比，若两者的质量相等，

2、则组成中物质量相比，若两者的质量相等，则组成中不含氧，若不等则含有氧。不含氧，若不等则含有氧。总结：2、求相对分子质量的基本求法：、求相对分子质量的基本求法： 定义法：定义法：M=b.标况下气体密度标况下气体密度： M=22.4*c.相对密度法相对密度法(d)：M=d*M1mn总结：3、某些特殊组成的最简式、某些特殊组成的最简式,在不知化合物的在不知化合物的相对分子质量时相对分子质量时,也可根据组成特点确定其也可根据组成特点确定其分子式。分子式。例如：最简式为例如：最简式为CH3的烃，其分子式可表示的烃，其分子式可表示为为(CH3)n 当当n=2时时,氢原子已达饱和氢原子已达饱和,故其分故其分

3、子式为子式为C2H6。 若最简式中的氢原子已达饱和若最简式中的氢原子已达饱和,则最简式则最简式即为分子式。即为分子式。例如：实验式为例如：实验式为CH4、CH3Cl、C2H6 O、C4H10O3等有机物，其实验式即为分子式等有机物，其实验式即为分子式。总结：例例1：有机物：有机物A中含中含C、H、O, w(C)=44.1% ,w(H)=8.82%, (1)求求A的最简式的最简式;(2)求求A的分子式。的分子式。 解析：解析： w(O)=47.08%n(C)：n(H)：n(O)= ： ： 44.1128.82147.0816最简式为最简式为C5H12O4;氢原子已经饱和，故分子式为氢原子已经饱和

4、，故分子式为C5H12O4= 5 ：12 ：44、商余法、商余法中的中的等量代换法等量代换法： 若若H个数大于个数大于12时，可减时，可减12个个H而加而加1个个C。 若为烃的含若为烃的含氧衍生物氧衍生物，求出烃分子，求出烃分子式后，用式后，用 1个个“O” 代换代换1个个“CH4” ，看是否合理。看是否合理。总结：例例2 某有机物某有机物A的相对分子质量为的相对分子质量为128,若若A是烃是烃,则它的分子式可能是则它的分子式可能是 或或 。 若若A为烃的含氧衍生物为烃的含氧衍生物,分子式可能分子式可能为为 。 C9H20C10H8C8H16O 、C7H12O2、C6H8O3 、C5H4O4五

5、：通式法五：通式法常见有机物的通式常见有机物的通式(注意注意n范围范围)： 烷烷 烃：烃： CnH2n+2烯烃烯烃 或或 环烷烃：环烷烃： CnH2n炔烃炔烃 或或 二烯烃：二烯烃： CnH2n-2苯苯或或苯的同系物：苯的同系物： CnH2n-6饱和一元醇饱和一元醇或或醚：醚： CnH2n+2O饱和一元醛饱和一元醛或或酮：酮： CnH2nO饱和一元羧酸饱和一元羧酸或或酯：酯：CnH2nO2从通式对应关系可得出如下规律：从通式对应关系可得出如下规律： 有机物分子里的氢原子以有机物分子里的氢原子以烷烃或饱和醇烷烃或饱和醇为充为充分饱和结构分饱和结构(只含只含CC、CH、CO等单键等单键)的的参照体

6、。参照体。每少每少2个个H，就可以有一个，就可以有一个“C=C”或或“C=O” 或形成一个单键碳环；或形成一个单键碳环；每少每少4个个H，就可以有一个，就可以有一个“CC”或两个或两个“C=C” ；每少每少8个个H，就可以有一个，就可以有一个“苯环苯环”。 烃的含氧衍生物中，氧原子数的多少并不影烃的含氧衍生物中，氧原子数的多少并不影响以氢原子数为依据来判断有机结构特征。例如响以氢原子数为依据来判断有机结构特征。例如饱和多元醇饱和多元醇(像乙二醇、丙三醇像乙二醇、丙三醇)都可以用通式都可以用通式CnH2n+2Ox来表示，分子中只含各种单键。来表示，分子中只含各种单键。例例2 某烃含某烃含H 17

7、.2%，求分子式。，求分子式。解析：解析： w(C)=82.8%85.7% ，符合烷烃。，符合烷烃。设碳原子数为设碳原子数为n，则，则2n+214n+2= 0.172n= 4该烃分子式为该烃分子式为C4H10六、燃烧方程式法六、燃烧方程式法烃的含氧衍生物完全燃烧的化学方烃的含氧衍生物完全燃烧的化学方程式为：程式为：CxHyOz + (x+ )O2 xCO2+ H2O 上式中若上式中若z0，即为烃燃烧的规律。，即为烃燃烧的规律。y4-z22y例例3 10ml某气态烃在某气态烃在50ml氧气中充分燃烧氧气中充分燃烧 ,得到液态水和得到液态水和35ml混合气（所有气体体积混合气（所有气体体积在同温同

8、压下测定）在同温同压下测定）,该烃可能是（该烃可能是（ ）A. CH4 B. C2H6 C. C3H6 D. C4H6 解析解析: CxHy+ (x+ )O2 xCO2+ H2O(l) V 1 x+ x 1+ 10 10(x+ ) 60-35y42yy4y4y2y4y4y4110=1+60-35y=610(x+ ) 50 x3.5B C七七.假设法假设法例例4 某一元羧酸某一元羧酸A，含碳的质量分数为，含碳的质量分数为50%，氢气、溴、溴化氢都可与，氢气、溴、溴化氢都可与A发生发生加成反应，试确定加成反应，试确定A的分子式。的分子式。12n14n-2x+32= 0.5 ，5n=16-x讨论：只

9、有讨论：只有n=3时，时，x=1符合符合所以分子式为所以分子式为C3H4O2 。解析：分子中含一个解析：分子中含一个-COOH，且含不饱和键。，且含不饱和键。设烃基中不饱和度为设烃基中不饱和度为x，则分子式为，则分子式为CnH2n-2xO2 （n3）二：判断结构简式二：判断结构简式（ 1） 官能团法官能团法 根据有机物的相关反应性质的描述或根据有机物的相关反应性质的描述或相关转化衍生的关系网络，先确定官能相关转化衍生的关系网络，先确定官能团的种类和数目，再结合分子式及价键团的种类和数目，再结合分子式及价键规律，从而确定其结构。规律，从而确定其结构。例例1 某芳香族化合物的分子式为某芳香族化合物

10、的分子式为C8H8O4 ，它，它与与Na、NaOH、 NaHCO3反应的物质的量之比反应的物质的量之比依次为依次为1 3，1 2，1 1，且苯环上的一溴代，且苯环上的一溴代物有物有4种，写出它可能的一种结构简式。种，写出它可能的一种结构简式。解析解析 首先应从分子式入手，该化合物分子式离充首先应从分子式入手，该化合物分子式离充分饱和结构还差分饱和结构还差10个个H原子，每少原子，每少8个个H有一个苯环，有一个苯环，该化合物应只有一个苯环，苯环的支链上还有一个该化合物应只有一个苯环，苯环的支链上还有一个“CC或一个或一个CO”。再由它与。再由它与Na、NaOH、NaHCO3反应的关系可推出它的分

11、子结构特征：一个反应的关系可推出它的分子结构特征：一个苯环、一个羧基、一个醇羟基、一个酚羟基，而且苯环、一个羧基、一个醇羟基、一个酚羟基，而且苯环上应有苯环上应有4个氢原子可供溴原子取代，所以应为个氢原子可供溴原子取代，所以应为（2） 现代化学分析的方法现代化学分析的方法李比希法李比希法质谱法质谱法红外光谱红外光谱核磁共振氢谱核磁共振氢谱结构简式结构简式1.元素分析：元素分析：李比希法李比希法现代元素分析法现代元素分析法取定量含取定量含C C、H H（O O）的有）的有机物机物 氧化氧化H2OCO2用用KOHKOH浓浓溶液吸收溶液吸收得前后得前后质量差质量差得前后得前后质量差质量差计算计算C

12、C、H H含量含量计算计算O O含量含量得出实验式得出实验式相对分子质量的确定相对分子质量的确定质谱法质谱法有机物有机物分子分子高能电子束轰击高能电子束轰击带电的带电的 “碎片碎片”确定分确定分子量子量碎片的质荷比碎片的质荷比质荷比：质荷比：碎片的相对质量（碎片的相对质量（m m）和所带电荷的比值）和所带电荷的比值（由于分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间最长，（由于分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间最长，因此因此谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量）质谱法作用：测定相对分子质量质谱法作用：测定相对分子质量2.2.质谱法质谱法3

13、11008060402002030405027294546CH3CH2+CH2=OH+CH3CH=OH+乙醇的质谱图乙醇的质谱图 最大分子离子最大分子离子的质荷比最大的质荷比最大，达到检测器需要达到检测器需要的时间越长的时间越长，因因此此质谱图中的质质谱图中的质荷比最大的就是荷比最大的就是未知物的相对分未知物的相对分子质量子质量。 练习练习22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C C、H H、O O三种元素的有机物，经燃烧分析三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是实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

14、13.51%, 13.51%, 则其实验式是（则其实验式是（ ）。）。 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（为（ ），分子式为），分子式为（ ）。）。C4H10O74C4H10O核磁共振氢谱核磁共振氢谱氢原子种类不同（所氢原子种类不同（所处的化学环境不同）处的化学环境不同）特征峰也不同特征峰也不同红外光谱红外光谱作用：作用：获得分子中含有何种获得分子中含有何种化学键化学键或或官能团官能团的信息的信息作用：作用：测定有机物分子中测定有机物分子中等效氢原子等效氢原子的类型和数目的类型和数目 三、分子结构的鉴定三、分子结构的鉴定

15、 当用红外线照射有机物时，分子中的化当用红外线照射有机物时，分子中的化学健或官能团可发生振动吸收，不同的学健或官能团可发生振动吸收，不同的化学键化学键或官能团或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同位置，从而可以获得分子中含有何种化于不同位置，从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。学键或官能团的信息。1.1.红外光谱红外光谱(IR)(IR)例例3 3、下图是一种分子式为、下图是一种分子式为C C4 4H H8 8O O2 2的有机物的红外光的有机物的红外光谱谱图谱谱图, ,则该有机物的结构简式为：则该有机物的结构简式为：CH3CH2COOCH3或

16、或CH3COOCH2CH3 或或CH3COCH2OCH3COCC=O不对称不对称CH3 核磁共振中的核指的是核磁共振中的核指的是氢原子核氢原子核。氢原子核。氢原子核具有磁性，如用电磁波照射氢原子核，它能通过具有磁性，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。用核磁共振仪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，可以记录到有关信号，处于不同化学环境中的氢处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收的频率不同原子因产生共振时吸收的频率不同，在谱图上出，在谱图上出现的现的位置也不同位置也不同。且。且吸收峰的面积与氢原子数成吸收峰的面积与氢原子数成正比正比。可以推

17、知该有机物分子有几种不同类型的。可以推知该有机物分子有几种不同类型的氢原子及它们的数目多少。氢原子及它们的数目多少。2.2.核磁共振氢谱核磁共振氢谱结构分析：结构分析：核磁共振法核磁共振法作用：作用：测定有机物中测定有机物中H 原子的原子的种类种类和和数目数目信信号号个个数数信号强度信号强度之比之比峰峰面面积积吸收峰数目氢原子类型吸收峰数目氢原子类型不同吸收峰的面积之比（强度之比）不同吸收峰的面积之比（强度之比）不同氢原子的个数之比不同氢原子的个数之比例例4 4、分子式为、分子式为C C2 2H H6 6O O的两种有机化合物的的两种有机化合物的1 1H H核磁共振核磁共振谱，你能分辨出哪一幅

18、是乙醇的谱，你能分辨出哪一幅是乙醇的1 1H-NMRH-NMR谱图吗谱图吗? ?核磁共振仪核磁共振仪 C6.6.下列有机物在下列有机物在H-NMR上只给出一组峰的是上只给出一组峰的是( ) ( ) A A、HCHO BHCHO B、CHCH3 3OH OH C C、HCOOH DHCOOH D、CHCH3 3COOCHCOOCH3 3A5.5.下图是某有机物的下图是某有机物的1 1H H核磁共振谱图，则该有机核磁共振谱图，则该有机物可能是物可能是 ( )( )A. CHA. CH3 3CHCH2 2OH B. CHOH B. CH3 3CHCH2 2CHCH2 2OH OH C. CHC. C

19、H3 3O OCHCH3 3 D. CH D. CH3 3CHOCHO核磁共振仪核磁共振仪 问题探究：问题探究：1.1.下列有机物中有几种下列有机物中有几种H H原子原子以及个数之比？以及个数之比？种；种；种种种；种；种；种；CHCH3 3-CH-CH-CH-CH3 3CHCH3 3CHCH3 3-C-CH-C-CH3 3CHCH3 3CHCH3 3CHCH3 3-CH-CH2 2-CH-CH-CH-CH3 3CHCH3 3CHCH3 3-CH-CH2 2-OH-OH7.7.分子式为分子式为C C3 3H H6 6O O2 2的二元混合物，分离后的二元混合物，分离后, ,在核在核磁共振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情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况。第一种情况峰给出的强度为1 11 1；第二种；第二