第1节第4节.ppt
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1、8/26/2022 7:31 AM第四节第四节 研究有机化合物的研究有机化合物的 一般步骤和方法一般步骤和方法新课标人教版选修五新课标人教版选修五 有机化学基础有机化学基础第一章第一章 认识有机化合物认识有机化合物8/26/2022 7:31 AM分离、提纯分离、提纯元素定量分析元素定量分析确定实验式确定实验式测定相对分子质测定相对分子质量确定分子式量确定分子式波谱分析波谱分析确定结构式确定结构式一、研究有机化合物的基本步骤一、研究有机化合物的基本步骤: :8/26/2022 7:31 AM一、研究有机化合物的基本步骤一、研究有机化合物的基本步骤: :粗粗产产品品分离分离提纯提纯定性定性分析分
2、析定量分析定量分析除除杂杂质质确定确定组成组成元素元素质质量量分分析析测测定定分分子子量量结结构构分分析析实验式或最简式实验式或最简式分子式分子式结构结构式式分离提纯的方分离提纯的方法有哪些?法有哪些?每一个操作步骤每一个操作步骤是怎样完成的呢是怎样完成的呢? ?8/26/2022 7:31 AM二、分离、提纯二、分离、提纯1、蒸馏:、蒸馏:利用混合物中各种成分的沸点利用混合物中各种成分的沸点不同而使其分离的方法。如不同而使其分离的方法。如石油的分馏石油的分馏。常用于分离提纯液态有机物。常用于分离提纯液态有机物。条件:有机物热稳定性较强、含少量杂条件:有机物热稳定性较强、含少量杂质、与杂质沸点
3、相差较大(质、与杂质沸点相差较大(3030左右)左右)实验实验1-11-1工业乙醇的蒸馏工业乙醇的蒸馏含杂工含杂工业乙醇业乙醇工业乙醇工业乙醇(95.6%)无水乙醇无水乙醇(99.5%以上以上)蒸馏蒸馏加加CaO蒸馏蒸馏8/26/2022 7:31 AM二、分离、提纯二、分离、提纯核磁共振仪核磁共振仪 质谱仪质谱仪蒸蒸馏馏烧烧瓶瓶冷冷凝凝管管温度计温度计尾尾接接管管冷水冷水热水热水使用前要检查装置的气密性!使用前要检查装置的气密性!锥形瓶锥形瓶8/26/2022 7:31 AM核磁共振仪核磁共振仪 2 2、重结晶:、重结晶: 利用被提纯物质与杂质在同一利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的溶解度不
4、同而将其杂质除去的方法。溶剂中的溶解度不同而将其杂质除去的方法。 关键:选择适当的溶剂关键:选择适当的溶剂溶剂的条件:溶剂的条件:(1 1)杂质在溶剂中的溶解度)杂质在溶剂中的溶解度很小或很大;(很小或很大;(2 2)被提纯的有机物在此溶)被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度受温度的影响较大。剂中的溶解度受温度的影响较大。例如:例如:苯甲酸的重结晶苯甲酸的重结晶粗产品粗产品热溶解热溶解热过滤热过滤冷却结晶冷却结晶提纯提纯产品产品二、分离、提纯二、分离、提纯8/26/2022 7:31 AM3 3、萃取:、萃取: 原理:原理:利用混合物中一种溶质在互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
5、不同,用一种溶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。出来的方法。主要仪器:主要仪器:分液漏斗分液漏斗萃取萃取操作过程操作过程:二、分离、提纯二、分离、提纯8/26/2022 7:31 AM(1)(1)液液液萃取液萃取:是利用:是利用有机物在两种互不相溶的有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同,将溶剂中的溶解性不同,将有机物从一种溶剂转移到有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。另一种溶剂的过程。 (2)(2)固固液萃取液萃取:是用有:是用有机溶剂从固体物质中溶解机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。
6、(专用出有机物的过程。(专用仪器设备)仪器设备)二、分离、提纯二、分离、提纯8/26/2022 7:31 AM酒精和水酒精和水乙酸和水,乙酸和乙醇乙酸和水,乙酸和乙醇BD8/26/2022 7:31 AM4 4、色谱法、色谱法 利用吸附剂对不同有机物利用吸附剂对不同有机物吸附作用吸附作用的不同,分离、提纯有机物的方法叫的不同,分离、提纯有机物的方法叫色谱法色谱法。俄国植物学家茨卫特俄国植物学家茨卫特1906年,年,茨卫特在一根玻璃茨卫特在一根玻璃管的细端塞上一小团绵花,在管的细端塞上一小团绵花,在管中充填碳酸钙粉末,让溶有管中充填碳酸钙粉末,让溶有绿色植物叶子色素的石油醚溶绿色植物叶子色素的石
7、油醚溶液自上而下地通过。结果植物液自上而下地通过。结果植物色素便被碳酸钙吸附,分成三色素便被碳酸钙吸附,分成三段不同颜色:绿色、黄色、黄段不同颜色:绿色、黄色、黄绿色。再将碳酸钙吸附柱取出,绿色。再将碳酸钙吸附柱取出,并用乙醇洗脱,即得色素的溶并用乙醇洗脱,即得色素的溶液:叶绿素、叶黄素、胡萝卜液:叶绿素、叶黄素、胡萝卜素。素。二、分离、提纯二、分离、提纯8/26/2022 7:31 AM色谱色谱法法8/26/2022 7:31 AM德国化学家库恩德国化学家库恩茨卫特的色谱茨卫特的色谱实验当时并未引起实验当时并未引起人们的注意。直到人们的注意。直到2525年后的年后的19311931年,年,德
8、国化学家库恩在德国化学家库恩在分离、提纯、确定分离、提纯、确定胡萝卜素异构体和胡萝卜素异构体和维生素的结构中,维生素的结构中,应用了色谱法,并应用了色谱法,并获得获得19381938年诺贝尔年诺贝尔化学奖。化学奖。8/26/2022 7:31 AM 根据物质在两相根据物质在两相(气气液、液液、液液等液等)间溶解间溶解性或吸附能力不同,分为性或吸附能力不同,分为纸上色谱法纸上色谱法、薄层色薄层色谱法谱法、气相色谱法气相色谱法、液相色谱法液相色谱法等。等。常用的吸附剂:常用的吸附剂:碳酸钙、硅胶、氧化铝、碳酸钙、硅胶、氧化铝、活性炭等。活性炭等。色谱法是化学家分离、提纯有机物不可色谱法是化学家分离
9、、提纯有机物不可缺少的方法。缺少的方法。二、分离、提纯二、分离、提纯8/26/2022 7:31 AM8/26/2022 7:31 AM用粉笔分离植物叶子中的色素用粉笔分离植物叶子中的色素实践活动实践活动 取取5g5g新鲜的菠菜叶新鲜的菠菜叶( (或其他绿色植或其他绿色植物的叶子物的叶子) ),用剪刀剪碎后放入研钵中,用剪刀剪碎后放入研钵中,加入加入10mL10mL无水乙醇或丙酮研磨成浆状,无水乙醇或丙酮研磨成浆状,过滤除去渣子,将滤液放入过滤除去渣子,将滤液放入50 50 mLmL烧杯烧杯中,再在烧杯中心垂直放置一根白粉中,再在烧杯中心垂直放置一根白粉笔。约笔。约10 min10 min后观
10、察并记录实验现象。后观察并记录实验现象。8/26/2022 7:31 AM1.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元素分析仪元素分析仪三、元素分析与相对分子质量的确定三、元素分析与相对分子质量的确定8/26/2022 7:31 AM德国化学家李比希德国化学家李比希(1803180318731873)化学史话化学史话李比希对有机化合物结构的研究有什么贡献?李比希对有机化合物结构的研究有什么贡献?定量测定有机物中碳和氢元素含量的一种分析方法定量测定有机物中碳和氢元素含量的一种分析方法 将准确称量的样品置于一燃烧管中将准确称量的样品置于一燃烧管中,再将其彻底燃烧成二氧化碳
11、和水,用,再将其彻底燃烧成二氧化碳和水,用纯的氧气流把它们分别赶入烧碱石棉剂纯的氧气流把它们分别赶入烧碱石棉剂(附在石棉上粉碎的氢氧化钠)及高氯(附在石棉上粉碎的氢氧化钠)及高氯酸镁的吸收管内,前者将排出的二氧化酸镁的吸收管内,前者将排出的二氧化碳变为碳酸钠,后者吸收水变为含有结碳变为碳酸钠,后者吸收水变为含有结晶水的高氯酸镁,这两个吸收管增重量晶水的高氯酸镁,这两个吸收管增重量分别表示生成的二氧化碳和水的重量,分别表示生成的二氧化碳和水的重量,由此即可计算样品中的碳和氢的含量。由此即可计算样品中的碳和氢的含量。如果碳与氢的百分含量相加达不到如果碳与氢的百分含量相加达不到100%100%,而又
12、检测不出其他元素,则差数就是,而又检测不出其他元素,则差数就是氧的百分含量。本法的特点是碳氢分析氧的百分含量。本法的特点是碳氢分析在同一样品中进行,且对仪器装置稍加在同一样品中进行,且对仪器装置稍加改装后,即能连续检测其他元素。改装后,即能连续检测其他元素。8/26/2022 7:31 AM“李比希元素分析法李比希元素分析法”的原理:的原理:取定量含取定量含C C、H H(O O)的)的有机物有机物加氧化铜加氧化铜 氧化氧化H2OCO2用无水用无水CaClCaCl2 2吸收吸收用用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 C、H H含量含量计算
13、计算O含量含量得出实验式得出实验式 将将一定量一定量的有机物燃烧,的有机物燃烧,分解分解为简单的无机物,并作为简单的无机物,并作定量测定定量测定,通过无机物的质量通过无机物的质量推算推算出组成该有机物元素原子的出组成该有机物元素原子的质量分数质量分数,然,然后计算出该有机物分子所含元素后计算出该有机物分子所含元素原子最简单的整数比原子最简单的整数比,即,即确定其确定其实验式实验式(又称为(又称为最简式最简式)。)。8/26/2022 7:31 AM例例1 1、5.8 g5.8 g某有机物完全燃烧,生成某有机物完全燃烧,生成COCO2 2 13.2 g , H 13.2 g , H2 2O O
14、5.4 g 5.4 g 。含有哪些元素。含有哪些元素? ?思考思考:能否直接确定该有机物的分子式能否直接确定该有机物的分子式? ? 实验式和分子式有何区别实验式和分子式有何区别? ?n(C) n(H) n(O)13.244 5.4218 1.616 0.3:0.6:0.13 6 1 实验式为实验式为 C3H6O8/26/2022 7:31 AM确定有机化合物的分子式的方法:确定有机化合物的分子式的方法: 方法一方法一 由物质中各原子(元素)的由物质中各原子(元素)的质量分数质量分数 各原子的各原子的个数比个数比( (实验式实验式)由由相对分子质量相对分子质量和实验式和实验式 有机物有机物分子式
15、分子式 方法二方法二 1 mol1 mol物质中各原子(元素)的物质中各原子(元素)的质量质量除除以原子的以原子的摩尔质量摩尔质量 1 mol1 mol物质中的各种原子物质中的各种原子的的物质的量物质的量知道知道一个分子一个分子中各种原子的中各种原子的个数个数 有机物有机物分子式分子式 三、元素分析与相对分子质量的确定三、元素分析与相对分子质量的确定8/26/2022 7:31 AM练习练习某含某含C、H、O三种元素组成的未知有机物三种元素组成的未知有机物A A,经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分,经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分数为数为52.16%,氢的质量分数为氢的质量分数为13
16、.14%。(1 1)试求该未知物)试求该未知物A A的实验式(分子中各原子的的实验式(分子中各原子的最简单的整数比)。最简单的整数比)。(2 2)若要确定它的分子式,还需要什么条件?)若要确定它的分子式,还需要什么条件?相对分子质量相对分子质量n(C) n(H) n(O)52.1612 13.141 34.716 2 6 1 实验式为实验式为 C2H6O8/26/2022 7:31 AM解法一解法一解法二解法二 n(C) n(H)8012 2011 3该化合物的实验式:该化合物的实验式:CH3设分子式为设分子式为 (CH3)n 则则 15n30 n2 分子式为分子式为 C2H61mol有机物中
17、含有机物中含C原子原子122mol1mol有机物中含有机物中含H原子原子16mol则一个分子中含则一个分子中含2个个C原子原子6个个H原子原子 分子式为分子式为 8/26/2022 7:31 AM思考:思考:确定相对分子质量的方法有哪些?确定相对分子质量的方法有哪些?(1)M = m/n(2)M1 = DM2 (D(D为相对密度为相对密度) )(3)M = 22.4 L/mol g/L=22.4 g/mol( (标况下气体标况下气体) )三、元素分析与相对分子质量的确定三、元素分析与相对分子质量的确定 质谱法质谱法8/26/2022 7:31 AM核磁共振仪核磁共振仪 相对分子质量的确定相对分
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