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人教版化学 选择性必修3
主讲人
第一章 有机化合物的结构特点与研究方法
第二节 有机化合物的结构特点
第一课时
目 录
CONTENTS
一
二
三
确定实验式
确定分子式
确定分子结构
一
确定实验式
一.确定实验式
有机化合物的元素定量分析最早由德国化学家李比希提出。
（J·von Liebig，1803—1873）
李比希元素分析仪
一.确定实验式
李比希元素分析法
取一定量仅含C、H、O的有机物
加CuO
氧化
CO2
H2O
测得前后的质量差
用无水CaCl2
吸收
用KOH浓溶液吸收
计算C、H原子质量分数
剩余得为O原子的质量分数
测得前后的质量差
一.确定实验式
【例1】含C、H、O三元素的未知物A，经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.1%。试求该未知物A的实验式。
（2）计算该有机化合物分子内各元素原子的个数比：
【解】
（1）计算该有机化合物中氧元素的质量分数：
ω(O)＝100%－52.2%－13.1%＝34.7%
N(C)：N(H)：N(O)＝
52.2%
12.01
13.1%
1.008
34.7%
16.00
：
：
＝ 2：6：1
【答】该未知物A的实验式为C2H6O。
二
确定分子式
二.确定分子式
元素定量分析
实验式
各组成原子的最简整数比
分子式
其中最精确、快捷的方法
相对分子质量
质谱法
质谱仪
二.确定分子式
待测样品
带正电荷的分子离子和碎片离子等
高能电子流等轰击
有机分子失去电子
这些离子因质量、电荷不同，在电场和磁场中运动行为不同
得到它们相对质量与电荷数比值（质荷比）
计算机分析
以质荷比为横坐标，
以各类离子相对丰度为纵坐标
质谱图
质谱法
二.确定分子式
质谱图中质荷比的最大值就是样品分子的相对分子量。
未知物A的实验式为C2H6O，其质谱图中最右侧的分子离子峰（CH3CH2OH的信号）的质荷比数值为46，因此A的相对分子质量为46，由此可以推算出A的分子式也是C2H6O。
二.确定分子式
符合分子式为C2H6O的可能的结构有以下两种：
质谱图中的碎片峰对我们确定有机化合物的分子结构有一定帮助，但未知物A究竟是二甲醚还是乙醇？这还需要我们根据其他证据作出进一步推断。
H—C—O—C—H
H
二甲醚
H
H
H
H—C—C—O—H
H
乙醇
H
H
H
三
确定分子结构
三.确定分子结构
1.红外光谱
应用：可获得分子中所含有的化学键或官能团的信息。
原理：
有机化合物受到红外线照射时，能吸收与它的某些化学键或官能团的振动频率相同的红外线，通过红外光谱仪的记录形成该有机化合物的红外光谱图。
三.确定分子结构
从图中可以找到C—O、C—H和O—H的吸收峰，因此，可以初步推
测该未知物A是含有羟基官能团的化合物，结构可表示为C2H5OH。
未知物A（化学式为C2H6O）的红外光谱图
三.确定分子结构
2.核磁共振氢谱
具有不同的化学位移（用δ表示），
而且吸收峰的面积与氢原子数成正比
氢原子核具有磁性
电磁波照射
含氢元素的化合物
氢核会吸收特定频率电磁波的能量
产生 核磁共振现象
用核磁共振仪可以记录有关信号
处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同
相应的信号在谱图中出现的位置也不同
有几种不同类型的氢原子及它们的相对数目等信息
三.确定分子结构
2.核磁共振氢谱
吸收峰数目＝ ，
吸收峰面积比＝ 。
氢原子数之比
氢原子类型种类
测定有机物分子中氢原子的类型和它们的相对数目
三.确定分子结构
未知物A的核磁共振氢谱
二甲醚的核磁共振氢谱
由未知物A（分子式为C2H6O ）的核磁共振氢谱图，可以判断A的分子中有3中处于不同化学环境的氢原子，个数比为3:2:1。
CH3OCH3（二甲醚）分子中的6个氢原子的化学环境相同，
对应的核磁共振氢谱图中
只有一个峰
未知物A的结构简式应该是CH3CH2OH，而不是CH3OCH3
三.确定分子结构
3.X射线衍射
X射线是一种波长很短（约10－10 m）的电磁波，它和晶体中的原子相互作用可以产生衍射谱图。
原理：
三.确定分子结构
3.X射线衍射
经过计算可以从中获得分子结构的有关数据，包括键长、键角等分子结构信息。将X射线衍射技术用于有机化合物（特别是复杂的生物大分子）晶体结构的测定，可以获得更为直接而详尽的结构信息。
应用：
课堂总结
分离、提纯
确定实验式
确定分子式
确定分子结构
蒸馏、萃取、重结晶等
元素定量分析
质谱法
李比希元素分析法
得到相对分子质量
红外光谱
核磁共振氢谱
X射线衍射
得到化学键和官能团
得到氢的种类和比值
得到键长、键角等信息
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