第四節(jié)研究有機物的一般步驟和方法

1、 分離、提純分離、提純 元素定量分析元素定量分析 確定確定實驗式實驗式 測定相對分子質(zhì)量測定相對分子質(zhì)量 確定確定分子式分子式 波譜分析確定波譜分析確定結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式 過濾法過濾法 結(jié)晶結(jié)晶( (重結(jié)晶重結(jié)晶) )法法 蒸餾蒸餾( (分餾分餾) )法法酒精（水）酒精（水） 萃取分液法萃取分液法溴水（水）溴水（水） 洗氣法洗氣法 加熱法、加熱法、 滲析法、鹽析法和離子交換法等。滲析法、鹽析法和離子交換法等。 1 1、混合物分離提純的原則：、混合物分離提純的原則： 內(nèi)容復(fù)習內(nèi)容復(fù)習 不增、不減、易分離、易復(fù)原不增、不減、易分離、易復(fù)原. . 有機物熱穩(wěn)定性較強有機物熱穩(wěn)定性較強 含少量雜質(zhì)、含少量雜

2、質(zhì)、 與雜質(zhì)與雜質(zhì) 沸點相差較大沸點相差較大 如如； 適應(yīng)對象適應(yīng)對象: : 常用于分離提純常用于分離提純液態(tài)液態(tài)有機物；有機物； 蒸蒸 餾餾 燒燒 瓶瓶 冷冷 凝凝 管管 溫度計溫度計 尾尾 接接 管管 冷水冷水 熱水熱水 使用前要檢查裝置的氣密性！使用前要檢查裝置的氣密性！ 加吸水劑加吸水劑 蒸餾蒸餾 含雜含雜 工業(yè)工業(yè) 乙醇乙醇 95.6%(m/m)95.6%(m/m) 工業(yè)乙醇工業(yè)乙醇 無水乙醇無水乙醇 （99.5%99.5%以上）以上） 蒸餾蒸餾 降溫結(jié)晶：將熱的飽和溶液慢慢冷卻后析出晶體，適降溫結(jié)晶：將熱的飽和溶液慢慢冷卻后析出晶體，適 合溶解度隨溫度變化較大的溶液。合溶解度隨溫度

3、變化較大的溶液。 蒸發(fā)結(jié)晶：適合溶解度隨溫度變化不大的溶液。如粗蒸發(fā)結(jié)晶：適合溶解度隨溫度變化不大的溶液。如粗 鹽的提純。鹽的提純。 2.2.重結(jié)晶重結(jié)晶 . . 原理原理: :利用被提純物質(zhì)與雜質(zhì)利用被提純物質(zhì)與雜質(zhì)( (固體）在同一固體）在同一 溶劑中的溶解度不同而將其雜質(zhì)除去的方法。溶劑中的溶解度不同而將其雜質(zhì)除去的方法。 . .關(guān)鍵：關(guān)鍵：選擇適當?shù)娜軇?。選擇適當?shù)娜軇?. .選擇溶劑的條件：選擇溶劑的條件： 雜質(zhì)在溶劑中的溶解度很小或很大；雜質(zhì)在溶劑中的溶解度很小或很大； 被提純的有機物在此溶劑中的溶解度受溫度被提純的有機物在此溶劑中的溶解度受溫度 的影響較大。的影響較大。 苯甲酸

4、的重結(jié)晶苯甲酸的重結(jié)晶 粗產(chǎn)品粗產(chǎn)品熱溶解熱溶解熱過濾熱過濾 冷卻冷卻 結(jié)晶結(jié)晶 提純提純 產(chǎn)品產(chǎn)品 如何洗滌結(jié)晶？如何洗滌結(jié)晶？ 如何檢驗結(jié)晶洗如何檢驗結(jié)晶洗 凈與否？凈與否？ 洗滌洗滌沉淀或晶體沉淀或晶體的方法：的方法： 用膠頭滴管往晶體上加蒸餾水直至晶體用膠頭滴管往晶體上加蒸餾水直至晶體 被浸沒，待水完全流出后，重復(fù)兩至三被浸沒，待水完全流出后，重復(fù)兩至三 次，直至晶體被洗凈。次，直至晶體被洗凈。 檢驗洗滌效果檢驗洗滌效果：取最后一次的洗出液，：取最后一次的洗出液， 再選擇適當?shù)脑噭┻M行檢驗。再選擇適當?shù)脑噭┻M行檢驗。 . 萃取類型萃取類型 1)1)液液液萃取液萃取 2)2)固固液萃?。?/p>

5、液萃?。菏怯糜袡C溶劑從固體物質(zhì)中溶解出是用有機溶劑從固體物質(zhì)中溶解出 有機物的過程。有機物的過程。 常用萃取劑常用萃取劑: 乙醚、石油醚、二氯乙烷乙醚、石油醚、二氯乙烷 3.3.萃取萃取 . .操作過程操作過程 振振 蕩蕩 靜靜 置置 分分 液液 檢檢 漏漏 4.4.色譜法色譜法 利用吸附劑對不同有機物吸附作用的不同，利用吸附劑對不同有機物吸附作用的不同， 分離、提純有機物的方法。分離、提純有機物的方法。 例如：用粉筆分離色素例如：用粉筆分離色素 閱讀閱讀 ：P19 “P19 “科學視野科學視野” 常用吸附劑常用吸附劑: : 碳酸鈣、硅膠、氧化鋁、活性炭碳酸鈣、硅膠、氧化鋁、活性炭 練習練習1

6、下列每組中各有三對物質(zhì)，它們都能下列每組中各有三對物質(zhì)，它們都能 用分液漏斗分離的是用分液漏斗分離的是 A 乙酸乙酯和水，酒精和水，植物油和水乙酸乙酯和水，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，己烷和水汽油和水，苯和水，己烷和水 練習練習2可以用分液漏斗分離的一組液體混和可以用分液漏斗分離的一組液體混和 物是物是 A 溴和四氯化碳溴和四氯化碳 B 苯和溴苯苯和溴苯 C 汽油和苯汽油和苯 D 硝基苯和水硝基苯和水 現(xiàn)有三組混合液：現(xiàn)有三組混合液：乙酸乙

7、酯和乙醇鈉溶液乙酸乙酯和乙醇鈉溶液 乙醇和丁醇乙醇和丁醇溴化鈉和單質(zhì)溴的水溶液。溴化鈉和單質(zhì)溴的水溶液。 分離上述各混合液正確的方法依次是：分離上述各混合液正確的方法依次是： A 分液、萃取、蒸餾分液、萃取、蒸餾 B 萃取、蒸餾、分液萃取、蒸餾、分液 C 分液、蒸餾、萃取分液、蒸餾、萃取 D 蒸餾、萃取、分液蒸餾、萃取、分液 練習練習3 有 機 物有 機 物 （純凈）（純凈） 確定確定 實驗式實驗式 ？ 首先要確定有機物中首先要確定有機物中 含有哪些元素含有哪些元素 1. 元素分析元素分析 分析方法：分析方法： 李比希氧化產(chǎn)物吸收法李比希氧化產(chǎn)物吸收法 現(xiàn)代元素分析法現(xiàn)代元素分析法 原理：原理

8、： 實驗式實驗式 （最簡式）（最簡式） 有機物有機物 燃燒燃燒 簡單的無機物簡單的無機物 通過無機通過無機 物的質(zhì)量物的質(zhì)量 有機物元素原子的有機物元素原子的 質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(shù) 原子最簡單的原子最簡單的 整數(shù)比整數(shù)比 1. 元素分析元素分析 現(xiàn)代元素分析法現(xiàn)代元素分析法 元素分析儀元素分析儀 分析方法：分析方法： 例例11某烴含氫元素的質(zhì)量分數(shù)為某烴含氫元素的質(zhì)量分數(shù)為17.2%17.2%，求此烴的實驗式。，求此烴的實驗式。 又測得該烴的又測得該烴的相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量是是5858，求該烴的分子式。，求該烴的分子式。 【問題解決實例】【問題解決實例】 解答解答 由于烴只含碳、氫兩種元素，則

9、碳元素由于烴只含碳、氫兩種元素，則碳元素 的質(zhì)量分數(shù)為的質(zhì)量分數(shù)為(100(10017.2)%17.2)%82.8%82.8%。 則該烴中各元素原子個數(shù)之比為：則該烴中各元素原子個數(shù)之比為： 注意注意:C C2 2H H5 5僅僅代表碳原子和氫原子的最簡整數(shù)比僅僅代表碳原子和氫原子的最簡整數(shù)比, ,是該烴的實驗是該烴的實驗 式式, ,不是該烴的分子式不是該烴的分子式. .若設(shè)若設(shè) 該烴有該烴有n n個個C C2 2H H5 5, ,則則n=58/29=2n=58/29=2因此因此, ,該烴該烴 的分子的分子 式為式為C C4 4H H10 10。 。 5:2 1 2 .17 : 12 8 .8

10、2 )H(: )C(NN 可見確定有機物可見確定有機物分子式分子式的一般方法的一般方法 確定最簡式（實驗式）：確定最簡式（實驗式）： 求出有機物的摩爾質(zhì)量（相對分子質(zhì)量）求出有機物的摩爾質(zhì)量（相對分子質(zhì)量）分子式分子式 根據(jù)有機物各元素的質(zhì)量分數(shù)求出分子組成根據(jù)有機物各元素的質(zhì)量分數(shù)求出分子組成 中各元素的原子個數(shù)比中各元素的原子個數(shù)比 ( (最簡式最簡式) )n = Mr,n = Mr,得出分子式得出分子式 M = m / nM = m / n 標況下標況下有機蒸氣的密度為有機蒸氣的密度為g/Lg/L，M = 22.4L/mol M = 22.4L/mol g/Lg/L 根據(jù)有機蒸氣的相對密

11、度根據(jù)有機蒸氣的相對密度D D， D =MD =M1 1 / M / M2 2 質(zhì)譜法（最精確、最快捷的方法）質(zhì)譜法（最精確、最快捷的方法） 2 2、相對分子質(zhì)量的測定、相對分子質(zhì)量的測定質(zhì)譜法（質(zhì)譜法（MSMS） 質(zhì)譜法：質(zhì)譜法：一種簡單、微量、快捷、精確地測定相一種簡單、微量、快捷、精確地測定相 對分子質(zhì)量的物理方法。對分子質(zhì)量的物理方法。 它是用高能它是用高能電子流等轟擊電子流等轟擊樣品分子，使該分子失去電樣品分子，使該分子失去電 子變成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。這些不同離。這些不同離 子具有不同的質(zhì)量，質(zhì)量不同的離子在磁場作用下達子具有不同的質(zhì)量，

12、質(zhì)量不同的離子在磁場作用下達 到檢測器的到檢測器的時間有差異時間有差異，其結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖。，其結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖。 質(zhì)荷比質(zhì)荷比:分子離子與碎片離子的相對質(zhì)量與其電荷的比值分子離子與碎片離子的相對質(zhì)量與其電荷的比值 原理原理: 2 2、相對分子質(zhì)量的測定、相對分子質(zhì)量的測定質(zhì)譜法（質(zhì)譜法（MSMS） 質(zhì)荷比質(zhì)荷比= 電荷電荷 相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量 如何確定有機物的相對分子質(zhì)量？如何確定有機物的相對分子質(zhì)量？ 由于相對質(zhì)量越大的分子離子的質(zhì)荷比越大，達到檢測器由于相對質(zhì)量越大的分子離子的質(zhì)荷比越大，達到檢測器 需要的時間越長，因此譜圖中的需要的時間越長，因此譜圖中的質(zhì)荷比最大質(zhì)荷比最大的

13、就是未知物的的就是未知物的 相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量 相相 對對 豐豐 度度 質(zhì)荷比質(zhì)荷比 MrMr（A)=46A)=46 則該有機物可能是則該有機物可能是 A 甲醇甲醇 B 甲烷甲烷 C 丙烷丙烷 D 乙烯乙烯 根據(jù)根據(jù)元素分析元素分析和和質(zhì)譜法質(zhì)譜法確定確定A A分子式為分子式為C C2 2H H6 6O O, , 但是符合但是符合A A 的結(jié)構(gòu)有：的結(jié)構(gòu)有： 案例分析 二甲醚二甲醚乙醇乙醇 究竟它是二甲醚還是乙醇究竟它是二甲醚還是乙醇 分子結(jié)構(gòu)的鑒定分子結(jié)構(gòu)的鑒定.官能團的確定官能團的確定 三、分子結(jié)構(gòu)的鑒定三、分子結(jié)構(gòu)的鑒定 由于有機物中組成由于有機物中組成化學鍵化學鍵、官能團官能團的

14、的原子原子處于不斷處于不斷 振動狀態(tài)，且振動頻率與紅外光的振動頻譜相當。所以，振動狀態(tài)，且振動頻率與紅外光的振動頻譜相當。所以， 當用紅外線照射有機物分子時，分子中的當用紅外線照射有機物分子時，分子中的化學鍵、官能團化學鍵、官能團 可發(fā)生震動吸收，可發(fā)生震動吸收，不同的化學鍵、官能團吸收頻率不同不同的化學鍵、官能團吸收頻率不同， 在紅外光譜圖中將在紅外光譜圖中將處于不同位置處于不同位置。因此，我們就可以根據(jù)。因此，我們就可以根據(jù) 紅外光譜圖，推知有機物紅外光譜圖，推知有機物含有哪些化學鍵、官能團，以確含有哪些化學鍵、官能團，以確 定有機物的結(jié)構(gòu)。定有機物的結(jié)構(gòu)。 2、核磁共振氫譜、核磁共振氫譜(HNMR) 原理原理:處在不同環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振時吸收電磁波處在不同環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振時吸收電磁波 的頻率不同的頻率不同, ,在圖譜上出現(xiàn)的位置也不同在圖譜上出現(xiàn)的位置也不同, ,各類氫原子的這各類氫原子的這 種差異被稱作化學位移種差異被稱作化學位移; ;而且而且, , 吸收峰的面積與氫原子數(shù)成正比吸收峰的面積與氫原子數(shù)成正比. . 核磁共振核磁共振 氫譜信息氫譜信息 A.吸收峰數(shù)目氫原子類型吸收峰數(shù)目氫原子類型 B.