有机物结构的确定

【新教材】有机物分子式与分子结构的确定一、确定分子式——质谱法1．原理质谱仪用高能电子流等轰击样品，使有机分子失去电子，形成带正电荷的分子离子和碎片离子等。

这些离子因质量不同、电荷不同，在电场和磁场中的运动行为不同。

计算机对其进行分析后，得到它们的相对质量与电荷数的比值，即质荷比。

以质荷比为横坐标，以各类离子的相对丰度为纵坐标记录测试结果，就得到有机化合物的质谱图。

2．相对分子质量确定质谱图中最右侧的分子离子峰或质荷比最大值表示样品中分子的相对分子质量。

3．示例说明下图是某未知物A(实验式为C2H6O)的质谱图，由此可确定该未知物的相对分子质量为46。

分子式为C2H6O的结构有哪几种？写出各自的键线式。

[提示]2种。

二、确定分子结构——波谱分析1．红外光谱(1)作用：初步判断某有机物分子中所含有的化学键或官能团。

(2)原理：不同的化学键或官能团的吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置。

例如：分子式为C2H6O的红外光谱上发现有O—H、C—H和C—O的吸收峰，可推知该分子的结构简式为C2H5—OH。

2．核磁共振氢谱(1)作用：测定有机物分子中氢原子的类型和它们的相对数目。

(2)原理：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，相应的信号在谱图上出现的位置也不同，具有不同的化学位移，而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。

(3)分析：吸收峰数目＝氢原子类型种类，吸收峰面积比＝氢原子数之比。

(4)示例分析：某未知物A的分子式为C2H6O，核磁共振氢谱如下图，则有3种处于不同化学环境的氢原子，个数比为3∶2∶1，说明该未知物A的结构简式为CH3CH2OH。

3．X射线衍射(1)原理：X射线是一种波长很短(约10－10m)的电磁波，它和晶体中的原子相互作用可以产生衍射图。

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。

(2)应用：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。

有机物分子式和结构式的确定一、有机物分子式的确定1．有机物组成元素的判断一般来说，有机物完全燃烧后，各元素对应产物为：C→CO2，H→H2O，Cl→HCl。

某有机物完全燃烧后若产物只有CO2和H2O，则其组成元素可能为C、H或C、H、O。

欲判定该有机物中是否含氧元素，首先应求出产物CO2中碳元素的质量及H2O中氢元素的质量，然后将碳、氢元素的质量之和与原有机物质量比较，若两者相等，则原有机物的组成中不含氧；否则，原有机物的组成含氧。

2．实验式(最简式)和分子式的区别与联系(1)最简式是表示化合物分子所含各元素的原子数目最简单整数比的式子。

不能确切表明分子中的原子个数。

注意：①最简式是一种表示物质组成的化学用语；②无机物的最简式一般就是化学式；③有机物的元素组成简单，种类繁多，具有同一最简式的物质往往不止一种；④最简式相同的物质，所含各元素的质量分数是相同的，若相对分子质量不同，其分子式就不同。

例如，苯(C6H6)和乙炔(C2H2)的最简式相同，均为CH，故它们所含C、H元素的质量分数是相同的。

(2)分子式是表示化合物分子所含元素的原子种类及数目的式子。

注意①分子式是表示物质组成的化学用语；②无机物的分子式一般就是化学式；③由于有机物中存在同分异构现象，故分子式相同的有机物，其代表的物质可能有多种；④分子式＝(最简式)n。

即分子式是在实验式基础上扩大n倍，。

3．确定分子式的方法(1)实验式法由各元素的质量分数→求各元素的原子个数之比(实验式)→相对分子质量→求分子式。

(2)物质的量关系法由密度或其他条件→求摩尔质量→求1mol分子中所含各元素原子的物质的量→求分子式。

(3)化学方程式法利用化学方程式求分子式。

(4)燃烧通式法利用通式和相对分子质量求分子式。

由于x、y、z相对独立，借助通式进行计算，解出x、y、z，最后求出分子式。

[例1] 3.26g样品燃烧后，得到4.74gCO2和1.92gH2O，实验测得其相对分子质量为60，求该样品的实验式和分子式。

【同步教育信息】一. 本周教学内容：有机物分子式和结构式的确定二. 重点、难点：1. 了解确定有机物实验式、分子式、结构式的方法。

2. 掌握有关有机物分子式确定的计算。

三. 具体内容：1. 分子式：用元素符号表示物质分子中原子种类及数目的式子2. 最简式：表示物质化学组成和各成分元素的原子个数比的式子（实验式） 说明：（1）化学式式量最简式分子量分子式⎭⎬⎫————（2）无机物一般地：分子式=最简式 有机物：物质可能不同最简式相同分子式相同⎭⎬⎫（3）分子式=⨯n 最简式 （一）有机物分子式的确定 1. 分子量的确定 （1）基本概念法n m M =（2）相对密度法Mr D M ⋅=（3）绝对密度法mol L M /4.22⨯=气ρ（4）化学方程式 2. 分子式的确定：（1）mol 1有机物中各元素物质的量 （2）最简式+分子量 （3）通式+分子量① =12M 原子数（x ）、余数（y ）y x H C ⇒ ②⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=苯差炔差烯烷余620214M（4）化学反应推导 ① 特殊物质，如26≤M，一定有甲烷② 注意反应前后V ∆，P ∆，ρ∆，结合阿伏加德罗定律进行列式 ③ 有机物性质中的定量关系如：Na OH R +-反应，)(22Br H C C += 烷烃2Cl +等等（二）有机物结构式的确定分子式−−→−性质结构式【典型例题】[例1] 已知某氮的氧化物，经实验测定该化合物中氮与氧元素质量之比为20:7，试确定该化合物的化学式。

答案：52O N解析：5:216/2014/7)()(==O n N n点评：要正确写出某物质的化学式，需要知道有关条件为：化学式⎩⎨⎧元素间的质量关系元素组成[例2] 实验测定某碳氢化合物A 中，含C 80%，含H 20%，求该化合物的化学式。

答案：3CH解析：3:11201280)()(==H n C n ∴ 3CH点评：确定无机物分子式的方法不适用于有机物，在有机物中存在着最简式相同但分子式不同的现象，若要确定分子式，还需要另一个条件：分子量。

化学有机物分子式和结构式的确定有机物，狭义上的有机化合物主要是由碳元素、氢元素组成，是一定含碳的化合物，但是不包括碳的氧化物一氧化碳、二氧化碳、碳酸，碳酸钙及其盐、亂化物、硫亂化物、孰酸盐、金属碳化物、部分简单含碳化合物如SiC等物质。

有机物结构是有机化学的核心, 关键在于确定有机物分子式和结构式。

更重要地是掌握确定方法。

下面介绍一些有机物分子式和结构式的求解思路、方法等，供学习参考。

一、求解思路确定途径可用下图表示：确定有机物分子式和结构式的基本思路：二、分子式的确定1.直接法如果给出一定条件下的密度或相对密度及各元素的质量比或白分比，可直接求算出1 mol气体中各元素原子的物质的量，推出分子式。

密度或相对密度------ 摩尔质量------- 1 mol气体中各元素原子各多少摩 -------- 分子式.例1.某链烧含碳87.8%,该烧蒸气密度是相同条件下H2密度的41倍。

若该烧与H2 加成产物是2, 2—二甲基丁烷，写出该烧的结构简式。

解析：由加成产物的结构反推原不饱和炷的结构°1求分子式：Mr=41X2=82 nC : nH=设分子式为C3H5n 12X3+5n=82 n=2,分子式为C6H10o2由分子式可知分子结构中有2个双键或一个垒键,但从加成产物可以看出原不饱和化合物只能是2.最简式法根据分子式为最简式的整数倍，因此利用相对分子质量及求得的最简式可确定其分子式.如炷的最简式的求法为：最简式为CaHb,则分子式为CaHbn,n=M/12a+bM为炷的相对分子质量，12a+ b为最简式的式量.例2.某含碳、氢、氧三种元素的有机物，其C、H、0的质量比为6： 1：8,该有机物蒸气的密度是相同条件下氢气密度的30倍，求该有机物的分子式。

解析：该有机物中原子数NC : NH : NX6/12 : 1/1 : 8/16=1 ： 2 ： 1,所以其实验式为CH20,设该有机物的分子式为CH20no根据题意得：M二30X2二60, n二60/12+1X2+16二2。

有机物分子式和结构式的确定方法有机物分子式和结构式的确定方法是化学研究的重要内容之一，它对有机化学的发展和应用起着重要的推动作用。

有机物的分子式和结构式表示了有机物分子中原子的种类、数量以及它们之间的连接方式。

下面将介绍几种确定有机物分子式和结构式的常用方法。

一、元素分析元素分析是确定有机物分子式的最基本方法，其原理是分析有机物样品中的碳、氢、氧、氮、硫等元素的含量，并据此计算出分子中不同元素的比例，从而得到该有机物的分子式。

例如，对于一个有机物样品经元素分析得到的结果为：C62.14%、H10.43%、O27.43%，可以根据C:H:O的比例计算出其分子式为C4H8O。

二、质谱分析质谱分析是一种通过测定有机分子在高真空条件下，通过电子轰击产生的碎片离子的质荷比，以及测定碎片离子的相对丰度，从而确定有机物的分子式和结构的方法。

质谱仪测定到的质荷比，往往能反映出有机分子的相对分子量或碎片离子的相对原子量，通过测出的质谱图的特征峰的相对丰度，可以进一步得到有机物的分子式和一些结构信息。

三、红外光谱分析红外光谱是确定有机物结构的常用方法之一、有机分子在吸收红外辐射时，会引起分子内部化学键的振动、扭转和拉伸等。

每种具有特定化学键类型的振动都会对应产生一个特定的红外吸收峰，从而提供了有机物分子中特定键的信息。

根据吸收峰的位置和强度，可以初步推断有机物中存在的官能团，从而确定有机物的结构类型。

四、核磁共振（NMR）分析核磁共振是一种利用分子中的核自旋能级差异导致的能量吸收和释放现象以及核自旋与周围电子的相互作用来研究分子结构的分析方法。

核磁共振仪测定得到的谱图，包括质子谱、碳谱、氮谱等。

通过对NMR谱图的分析，可以确定有机物中原子的化学环境和化学位移，从而进一步获得有机物分子的结构信息。

五、X射线衍射分析X射线衍射是一种利用波长短于可见光的X射线对物质进行结构表征的方法。

通过对物质样品进行X射线的照射，观察并测定样品产生的衍射图样，然后运用数学方法对衍射峰的位置和强度进行分析，可以确定有机物的晶体结构和分子结构。

教案：有机物的结构表征技术有机物是自然界中广泛存在的一类化合物，其中包含了大部分的生命活动所需的分子，因此研究有机物的结构与性质无论在理论探究上还是在应用研究上都有着重要的作用。

由于有机物种类繁多，结构多样，样品通常难以制备，所以需要有效的结构表征技术才能提高研究的准确度和效率。

目前，有机物的结构表征技术主要包括光谱法、色谱法、质谱法以及X射线衍射法等多种方法，下面将对这几种方法分别进行详细介绍。

一、光谱法光谱法是通过有机物吸收、散射或发射的光信号来确定其分子结构和性质。

根据所使用的光源、检测器以及样品状态，光谱法又可以分为红外光谱、紫外光谱、拉曼光谱、荧光光谱、圆二色光谱等多个子领域。

其中，红外光谱（FTIR）和紫外光谱（UV-Vis）是最为常用和广泛的两种光谱方法。

红外光谱法是一种基于有机物分子的振动吸收谱的谱学分析方法，根据不同种类的化学键在不同部位的振动特性，可以分析有机物的官能团、键型以及化学结构。

相较于其他分析方法，红外光谱法具有快速、易用、非破坏性的特点，因此在有机物分析中被广泛应用。

同时也有一定的局限性，例如无法检测出对称结构等方面的信息。

紫外光谱法是一种测定有机物分子中所含共轭体系吸收紫外光的谱学分析方法，通过分析有机物的吸收特性得到其电子结构、分子键型、芳香或几何结构等信息，应用也很广泛。

但是需要注意，紫外光谱法的结果受溶剂和温度等影响较大。

二、色谱法色谱法是一种分离和分析化合物的方法，通过样品在固定相、流动相以及温度等条件下的分离达到分析的目的。

常用的色谱法有气相色谱法（GC）、液相色谱法（HPLC）以及毛细管色谱法（CE）等。

气相色谱法是指将气体作为流动相，在某种固定相上，将需要分离的有机物混合物分离出不同的成分，其中流动相和站相皆是气体。

气相色谱法在大分子的有机物分离时不太适用，但是其可检测的范围广，分离效率高，因此被广泛应用于分析化学和生物化学等领域。

液相色谱法是将有机物样品在一种液体流动相中传输，到达与之亲和的固定相表面并被分离的一种色谱方法。

判断有机物结构的方法
有机物是由碳和氢以及其他元素构成的化合物，它们在自然界
和人工合成中都起着重要作用。

为了了解有机物的性质和特点，科
学家们开发了许多方法来确定有机物的结构。

下面我们将介绍一些
常用的方法来判断有机物结构。

1. 元素分析，通过测定有机物中碳、氢、氧、氮等元素的含量，可以初步推断出有机物的化学式和分子结构。

2. 红外光谱分析，红外光谱可以用来确定有机物中的官能团，
从而推断出有机物的结构。

不同官能团对应着不同的红外吸收峰，
通过观察吸收峰的位置和强度可以确定有机物的结构。

3. 质谱分析，质谱可以确定有机物分子的分子量和分子结构，
通过测定有机物分子的碎片离子的质荷比可以推断出有机物的结构。

4. 核磁共振（NMR）分析，核磁共振可以提供有机物分子内部
原子的相对位置和化学环境，从而确定有机物的结构。

5. X射线衍射分析，对于晶体有机化合物，可以利用X射线衍
射分析来确定分子的精确结构。

这些方法都是有机化学研究中常用的手段，它们可以相互印证，从不同角度揭示有机物的结构和性质。

当然，对于复杂的有机物，
通常需要综合运用多种方法来确定其结构。

有机物结构的确定不仅
对于科学研究有重要意义，也对于工业生产和药物研发具有重要意义。

通过不断改进和完善这些方法，我们可以更好地理解和利用有
机物的特性。

有机物分子式结构式的确定有机物是由碳元素与氢元素以及其他各种元素通过共价键结合而成的化合物。

由于碳元素具有四个价电子，能够与其他许多元素形成多种多样的化学键，因此在有机化学中，存在着大量种类繁多的有机化合物。

有机化合物的分子式和结构式是用来描述有机物分子化学组成和结构的标记。

有机物的分子式是由化学元素符号和表示原子数目的下标组成的标记，用来表示有机物分子中的原子元素组成和原子比例关系。

例如，甲烷的分子式为CH4，表示该化合物中含有1个碳原子和4个氢原子。

苯的分子式为C6H6，表示该分子中含有6个碳原子和6个氢原子。

有机物分子式的确定可以根据实验数据和化合物的基本性质进行推导。

例如，可以通过燃烧分析测定有机物中碳、氢和氧元素的质量百分比，从而推算出有机物的分子式。

此外，还可以通过光谱分析等方法确定有机物的分子式。

有机物的结构式是用来描述有机物分子中原子之间的连接方式和空间排列的标记。

它可以分为分子结构式和简化结构式两种形式。

分子结构式使用直线和点代表连接的键，用来表示原子之间的键合关系和空间位置。

简化结构式则更加简洁，只使用线段代表键，省略了一部分碳原子和氢原子的符号，仅保留了有机物分子中的功能团和主链。

对于比较简单的有机物，可以通过它们的分子式推导出结构式。

例如，对于乙醇（C2H5OH）来说，根据分子式可以知道它由两个碳原子和一个氧原子组成，其中一个碳原子上连接着一个甲基基团（CH3），另一个碳原子上连接着一个羟基团（OH）。

因此，乙醇的结构式可以表示为CH3CH2OH。

而对于较为复杂的有机物，如苯（C6H6），由于分子中存在环状结构，因此分子式无法直接推导出结构式。

在这种情况下，需要通过实验数据和化学性质等来确定有机物的结构式。

在苯的结构中，每个碳原子上连接着一个氢原子，而所有碳原子之间是通过共享电子形成π键的，因此苯的结构可以表示为一个六边形的环状结构。

总之，有机物分子式和结构式是用来描述有机化合物化学组成和结构的标记。

有机物分子式结构式的确定一、有机物分子式的确定：（一）商余法：已知相对分子质量确定分子式，商数为碳数，余数定种类。

+2 烷烃0 烯烃或环烷烃—2 炔烃或二烯烃或环烯烃—6 苯及其同系物注意：当商数≥9时，可去H 补C 求另类，如：C9H20; C10H8 练习：1．某烃的相对分子质量为114，其可能的分子式是 。

（二）最简式法或摩尔质量法 1、最简式法由各元素的质量分数---------------→各元素的原子个数比---------------→最简式 相对分子质量==n ×最简式的式量注意：有的最简式，没有相对分子质量也可以确定分子式 如：CH 3 、CH 3O 、C 2H 5 、C 2H 5O 等 总结：最简式相同的物质 （1）、C n H 2n 型： （2）、C n H n 型：n=2、4、6、8 （3）、(CH 2O)n 型：n=1、2、3、6 （4）、（C 2H 4O)n 型：n=1、2 （5）、C 3H 4和C 9H 122、摩尔质量法由相对分子质量和各元素的质量分数，确定1mol 物质中各元素原子的物质的量，得出分子式。

)()()()(x x A M w M x n ⨯=注意：相对分子质量的确定方法：（1）定义法：)()()(A A n m A M ==（2）对于气体：4.22)()(⨯=标ρA M （3）相对密度法：)()()()(B A B A M M D ρρ===4）质量分数的变形式：)()()()(A x x M N M x w ⨯= 变形式：)()()()(x x x A w N M M ⨯=14M练习：1、经元素分析后，发现某烃的含碳量为82．76%，氢的质量分数则为17．24%，且相对分子质量为58，试推断该烃的分子式。

（8分）2．（8分）吗啡和海洛因都是严格查禁的毒品。

吗啡分子中C 、H 、N 、O 的质量分数分别为71.58%、6.67%、4.91%和16.84%，已知其相对分子质量不超过300。