第八章现代物理实验方法在有机化学中的应用练习及答案讲述

应 用
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿

第八章现代物理实验方法在有机化学中的应用1．指出下列化合物能量最低的电子跃迁的类型。

答案：⑴. π-π* ⑵．n-σ*⑶．n-π* ⑷． n-σ* ⑸. п-п*2．按紫外吸收波长长短的顺序，排列下列各组化合物。

⑴.⑵．CH3-CH=CH-CH=CH2 CH2=CH-CH=CH2 CH2=CH2(3)．CH3I CH3Br CH3Cl⑷．⑸. 反-1,2-二苯乙烯顺-1,2-二苯乙烯答案：⑴以环己酮为基准，添加共轭双键及增加助色基都使UV吸收产生红移。

⑵以乙烯为基准，添加共轭双键及增加助色基都使UV吸收产生红移。

CH3-CH=CH-CH=CH2>CH2=CH-CH=CH2>CH2=CH2⑶杂原子的原子半径增大，化合物的电离能降低，吸收带波长红移。

n ® s*CH3I>CH3Br>CH3Cl⑷以苯环为基准，硝基苯增加p-p共轭，氯苯增加p-p共轭，UV吸收红移。

⑸反式异构体的共轭程度比顺式异构体更大。

反-1,2-二苯乙烯>顺-1,2-二苯乙烯3.指出哪些化合物可在近紫外区产生吸收带.(1) (2)CH3CH2OCH(CH3)2(3) CH3CH2C≡CH(4) (5) CH2=C=O (6).CH2=CH-CH=CH-CH3答案：可在近紫外区产生吸收带的化合物是⑷,⑸,⑹。

4、图8-32和图8-33分别是乙酸乙酯和1-己烯的红外光谱图,试识别各图的主要吸收峰:答案：图8-32己酸乙酯的IR图的主要吸收峰是：①.2870-2960cm-1为-CH3,>CH2的V C-H碳氢键伸缩振动。

②.1730cm-1为V C=O羰基伸缩振动。

③.1380cm-1是-CH3的C-H弯曲振动。

④.1025cm-1,1050CM-1为V C-O-C 伸缩振动。

图8-33,1-己烯的IR图主要吸收峰是①.=C-H伸缩振动。

②.-CH3,>CH2中C-H伸缩振动。

③.伸缩振动,④.C-H不对称弯曲振动。

⼤学物理答案8.第⼋章第⼋章热⼒学第⼀和第⼆定律思考题8-13 强光照射物体，可以使物体的温度上升，导致物体内能的改变。

试问这⼀过程属于热量传递还是⼴义的做功。

8-14 储⽓瓶中的⼆氧化碳急速喷出，瓶⼝处会出现固态的⼆氧化碳----⼲冰。

为什么？8-15 ⽇常⽣活中有“摩擦⽣热”的提法，从物理上讲正确的表述是什么？8-16 有⼈说：只有温度改变时，才有吸热或放热现象。

这种说法正确吗？试举例说明之。

8-17 微元dW、dQ和dU与具体微元过程有关吗？微元dQT呢？8-18 参考§8.4关于开尔⽂表述与克劳修斯表述等价性的证明，试⽤反证法证明卡诺循环与克劳修斯表述的等价性。

8-19 等温膨胀过程的熵变⼤于零，有⼈说这表明此过程是不可逆的过程。

这种说法正确吗？8-20 基于克劳修斯表述证明两条绝热线不可能相交。

8-21 定义状态量焓H=U+pV。

对准静态且只有压强做功的过程，证明dH=Tds+Vdp，并说明该量在等压过程中的物理意义。

8-22报载，⼀⼩孩在夏季午睡时，由于长时间压着⼀个⼀次性打⽕机，导致打⽕机破裂，其⽪肤轻度冻伤。

试思考其中的物理原因。

8-23 ⼀般来说，物体吸热（放热）温度上升（下降），其热容量为正值。

但是对于⾃引⼒系统，热容量可能取负值。

试以第七章例7.3为例说明之。

习题8-1 某⼀定量氧⽓原处于压强P1=120atm 、体积V1=1.0L 、温度t1=27摄⽒度的状态，经（1）绝热膨胀，（2）等温膨胀，（3）⾃由膨胀，体积增⾄V2=5.0L 。

求这三个过程中⽓体对外做功及末状态压⼒值。

解：112120, 1.0,300 5.0p atm V l T K V l====氧⽓的775225p vC R R C γ=== （1）绝热膨胀：111611122212() 1.2810a V p V p V p p P V ---===? 1412[1()] 1.44101V pVW J V γγ-=-=?- （2）等温过程：111611122212() 1.2810a V p V p V p p P V ---=∴==? 1412[1()] 1.44101V pVW J V γγ-=-=?- （3）⾃由膨胀，T 不变 622.4310a p P =? W=08-2 将418.6J 的热量传给标准态下的5.00×10-3kg 的氢⽓[Cv,m=20.331J/(mol.k)] (1) 若体积不变，这热量变为什么？氢⽓的温度变为多少？ (2) 若温度不变，这热量变为什么？氢⽓的压强及体积变为多少? (3) 若压强不变，这热量变为什么？氢⽓的温度和体积变为多少？解：（1）V 不变5131416.8, 1.01310,273.15 510Q W U Q J P Pa T K M Kg-?=+?∴?==?==?50, 8.05522M QW Q U R T T KM R µµ?=?=?=∴?== 273.158.05281.2()T K ∴=+=（2）T 不变12211123111111 0, 1.0775.610QMRT V VMU Q W RT Ln e V V MRT MPV RT V m P µµµµ-===∴===∴==?223112225.610 1.0776.0310() 9.4110 ( )PV V m P Pa V --∴=??=?==? （3）P 不变22321212221211111 , 5.85(),72273.15 5.7279.0()5.7210P MQQ C T T K M R T K V V T MRTT MRT V V m T T T PT P µµµµ??===∴=+======?1125()121.6 299.02M W P V V J U R T J µ=-=?== 计算结果Q U W ?≠?+是因为Cp 和Cv 近似取值，若取实验值20.331,28.646v p C C ==可得：25.845,279.0,297.1T K T K U J ?==?=8-3有20.0L 的氢⽓，温度为27摄⽒度，压强为P=1.25105pa 。

► 3.1
IR特征吸收谱带区，指纹区及相关峰 IR特征吸收谱带区，指纹区及相关峰 ► 1．特征谱带区 凡能用鉴定官能团的存在的 吸收峰，称特征吸收峰。 ► 2．指纹区：（1333－667cm-1) ．指纹区：（1333－ ► 三、相关峰 ► 每种红外活性振动都相应地产生一个吸收峰， 把这些相互依存而又相互可以保证的吸收峰 叫相关峰。 ► 如苯环有五个相关峰
► 光谱图： ► 纵坐标——吸收强度（A） 纵坐标——吸收强度（A
横，K，B，E吸收带 介绍R ► 1．R吸收带 入270nm以上，此类化合物 270nm以上，此类化合物 ► 跃迁的能量小，处于长波方向。 ► 2．K吸收带：共轭分子的特征吸收，借此可判断化 分物中共轭结构，随着共轭系统增大， 跃迁所需 能量小，K 能量小，K吸收长波 ► 3．B吸收带——是分解的特征吸收带 吸收带——是分解的特征吸收带 ► 4．E——吸收带——芳香族化合物的特征吸收带 ——吸收带——芳香族化合物的特征吸收带
►1
二、屏蔽效应和化学位移
► 对于有机分子的全部氢质子在共同一磁场强
分子的转动能级的变化。 ► 应用：测定键长和键角 ► 2）振动光谱（红外光谱）——分子所吸收的 ）振动光谱（红外光谱）——分子所吸收的 光能引起振动能级的变化，（中红外区域） 应用——测定有机物中官能团。 应用——测定有机物中官能团。 ► 3）电子光谱（紫外光谱）－分子吸收的光能 使电子激发到较高能级产生很多谱线，把吸 收强度最大的波长电子光谱（紫外光谱）标 出
► 三、UV与有机物分子结构的关系 三、UV与有机物分子结构的关系
近紫外区 ► 适用于共轭结构的分子 ► 共轭链连有末共用电子的基因 ► 产生P-π共轭,入max向长波方向移动，把这样 产生P 共轭, max向长波方向移动，把这样 的基因称为助色基团。 ► 发色基：苯醌茎 亚硝基

吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究，直至1952 年才完全阐明，历时147年。
OH O HO
吗啡碱
NCH3
三、电磁波的一般概念
1. 频率与波长 电磁波：速率相同3×1010cm/s 波长与频率的关系为： γ = c /λ 频率（γ ，HZ），波长（λ ，cm） 1 cm=10 mm，1mm=103μm，1μm =103 nm λ=300nm的光，频率？（1HZ=1S-1）
分 物理方法
析
现代物理方法：主要指吸收电磁波谱
一.常见有机波谱
常 见 有 机 波 谱
电磁波谱与有机光谱的对应关系 波长不同的电磁波性质不同，根据电磁波的波长划分为 几个不同的区域。
电磁波谱
二、有机四大谱及其特点
有机四大谱：紫外吸收光谱（UR）、红外吸收光谱（IR）、 核磁共振谱（NMR）、质谱（MR）
CH 2800-300cm-1
一般的紫外光谱仪：测定近紫外和可见光区域
一、紫外光谱的产生
有机物分子吸收紫外光，核外价电子发生能级跃迁，从 而产生紫外吸收光谱。 价电子跃迁常伴有分子转动和振动能级的跃迁
二、电子跃迁
价电子有三种类型： σ 电子、 π 电子、n电子（孤对电子）
C=O： n σ
Hπ
σ*
跃迁类型：
π*
σ
σ *，π *
E
n—>σ*跃迁
等杂原子上的n电子，发生n—σ*跃迁需要的能量比σ— >σ* 跃迁小，有的也在远紫外区有吸收。
n—π*跃迁 、
C≡N:等杂原子形成重键，其上的n电子吸收能量发生n— >π*跃迁，其能量较低，发生在近紫外区。
π—>π*跃迁。 C=C，C=O、C=C-C=C、C=C-C=C-C=O等π 电子吸收能

（1）14.3（四重峰）为 CH3，17.4（四重峰）为 CH3，说明分子式中有两个不等价
的甲基；
（2）60.0（三重峰）为 CH2，从化学位移值可知，应该与氧原子相连； （3）123.2（二重峰），144.2（二重峰），为 CH，可能为两个烯碳原子，含有—
CH＝CH—；
（4）166.4（单峰）为 C，很可能存在酯羰基；
结构式为 CH3CH＝CHCOOCH2CH3，构型如下：
O
δ 144.2

δ 166.4 δ 60.0
δ 17.4
O δ 123.2
δ 14.3
3．苯乙酮在 NaOH 存在下可发生反应得到 A，A 的谱学数据为：质谱分子离子峰 306；红外的最强吸收峰在 1600 和 1500 波数处：氢谱数据（ppm）为 8.05（3H,s）， 7.64（6H,d,J＝6Hz），7.50～7.30（9H,m）；碳谱数据（ppm）为
3．在 IR 谱中氢键缔合的—COOH 吸收出现在（ 大学 2002 研]
A．
）。[中国科学院-中国科学技术
B． C． D． 【答案】C 【解析】由于氢键的影响，—COOH 的吸收位置向低波数位移，且吸收峰比较宽。
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2．某未知物分子式为 C6H10O2，核磁共振碳谱数据（ppm）如下：14.3（四重峰）， 17.4（四重峰），60.0（三重峰），123.2（二重峰），144.2（二重峰），166.4（单峰）。试
推导其结构。[中国科学院研究生院 2012 研]
答：未知物分子式 C6H10O2 不饱和度为 2,从核磁共振碳谱数据可知：
台
4．分子式为 C5H10Br2 的化合物，其 1H MNR 只有两个单峰，峰的面积比为 2:3，其

一、UV的特点
第五节 质谱
二、紫外和可见光吸收光谱谱图 一、基本原理
三、价电子跃迁类型
二、质谱图
四、紫外光谱与有机物分子结构 三、离子的主要类型
的关系
四、质谱分析示例
五、UV谱的应用
第六节 X射线衍射（简介）
第三节 红外光谱（IR）
一、晶体结构
一、红外光谱的基本原理
二、X射线衍射原理
H C
C H
H
H
CC
λmax
κmax/(L·mol-1·cm-1)
295 nm 27000
280 nm 13500
总目录
五、UV谱的应用
1. 鉴定化合物
[讨论]
下面两个异构体（A与B），能否用UV鉴别？ 简单说明理由。
O
O
A
B
总目录
2. 测定化合物纯度
H2 Ni
3. 与其他谱联用
例：C4H6O UV：λmax 230nm，κ：5000 L·mol-1·cm-1
二、谱图结构
三、单晶衍的指标之一）
H
HO
H
H
1889—1927， 通过三四十年的工作才获得其结构式
总目录
常 见 有 机 波 普
紫外发射光谱 （UV）
Ultraviolet Spectroscopy 荧光发射光谱 （FL） Fluorescence Spectrum 磷光发射光谱
上时，会形成非键电子与电子的共轭（p- 共轭），
从而使电子的活动范围增大，吸收向长波方向位移，颜 色加深，这种效应称为助色效应。能产生助色效应的原 子或原子团称为助色基。
总目录
红移现象：
由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向长波方 向移动的现象称为红移现象。

第八章现代物理实验方法在有机化学中的应用& 析(2> CH S—CH—CH—CH=CH2 > CH】YHYHYH* > CH T—€H a(3) CH3I > CH3Br > CH3C1NO2（5）反-1,2-二苯乙烯>顺一1,2-二苯乙烯3-解：可在近紫外区产生吸收带的是（4八（5）、（6）。

4.解：乙酸乙酯=2980^2850 cm^1为甲基、亚甲基C-H伸缩振动产生的吸收峰：1 742 cm—L为C=O伸缩振动产生的吸收峰匕1 374 cm"1为甲基C」H弯曲振动产生的吸收Mh]240 cm^和1047 cnT】为C—O- C伸缩振动产生的吸收峰。

1—己烯【3070 cm"1为=C—H伸缩振动产生的吸收峰*2960-2866 cm"1为甲基、亚甲基C—H伸缩振动产生的吸收峰*1S41 cmT为碳碳双键伸缩振动产生的吸收峰鼻1460 cm-1和1370 cm"】为C—H弯曲振动产生的吸收峰；910 cm-1为RCH—CH3式烯绘C-H面外弯曲振动产生的吸收峰,乩（1）舸者c—C和C—Q的伸箔振动峰与后者的C—C和-一OH的伸缩振动峰有很大憧别I （2）=C-H面外弯曲振动中，反式和孤式产生的峰有但别丿<3）前者具有共無结构，C—O伸缩振动吸收峰较启者的波数低'<4）积累二烯烽申C—C—C伸端抿动吸收峰与孤立二烯烂的C = C伸縮振动吸收蜂宥饨别，C5）前妾的C—C—C [申缩振动与后者的E—C—N的伸缩振动产生的吸收峰有区别.6.糠t不堰和度U=8+l-0.5Xe = 6>4t可能有苯环.3300 和2110沁一1的吸收峰说明有Y—H t3 0S0 cm-] J 600 cm'1J 5（）0 cm^1吸收峰说明有笨环?75€ cm'1和&91 m 1 吸收峰说明苯环上是单履代.再结合题中所已知的化学性质’可推得该化合物E的结构足：C^CHH S C\ b/H11.解：(1) CHjCHzCH^CH,&V&(2) c —cH /b ^CHja入>5.abba(3) CH S CH,OCH 2CH 5&A&a b b a (4) QH 5CH ?CH ,CH , a b ・c d&>&>&>&(5) CUCHCHzCl九〉A a b(6) CICH,CH 2CH,Br a b c(7) CHsCHO仇>&(8) C HjCOOCH^CH,矗>&>&12.解「在室温下，环己烷的两种构象转换很快，6个4键质子和6个€键质子处于平均的环境中， 所以其:H NMR 中质子只有一个峰；当温度降至一100弋时，环己烷两种构象转换速度很慢，所 以在】H NMR 谱图中,a 键质于和e 键质子各有一个单峰，即西个峰.13.解'不饱和度U=9+l-0・5X12 = 4.说明可能冇苯!H NMR 谱中古约为 7.0 的信号以及 IR 谱 3030 cm"1 J602 cnT' J 500 cm^1 J 462 cm'】 这些吸收谱带都说明有■苯环存在.根据不饱和度，除苯环外，分子中剩余的部分只能是烷基. 由】H NMR 谱可推得•可能得烷基为一CH ：和-CH 2CH S e 再由IR 谱知，780 cnT*和680 cm"1 处有较强的吸收•这是间二取代苯的特征谱带.因此该化合物的结构为，8.解$ (1)两个$(2)四个M3)四个；(4)两个$(5》四个)(6)—个$(7)三个.(8〉五个。

有机化学习题与解答《有机化学》重点课程建设组编印2012.10目录第一章绪论---------------------------------------------------------4 第二章烷烃---------------------------------------------------------5 第三章单烯烃------------------------------------------------------12 第四章炔烃和二烯烃------------------------------------------------18 第五章脂环烃------------------------------------------------------28 第六章对映异构----------------------------------------------------34 第七章芳烃--------------------------------------------------------45 第八章现代物理实验方法的应用--------------------------------------54 第九章卤代烃------------------------------------------------------60 第十章醇酚醚----------------------------------------------------74 第十一章醛酮-----------------------------------------------------84 第十二章羧酸------------------------------------------------------92 第十三章羧酸衍生物------------------------------------------------95 第十四章含氮化合物------------------------------------------------97 第十五章杂环化合物-----------------------------------------------101 第十六章碳水化合物-----------------------------------------------104 第十七章蛋白质和核酸---------------------------------------------113 第十八章甾萜化合物-----------------------------------------------116第一章绪论习题1.甲基橙是一种含氧酸的钠盐，它的含碳量51.4%、氮12.8%、硫9.8%和钠7.0%，问甲基橙的实验式是什麽？2.胰岛素含硫3.4%，其分子量为5734，问一分子中可能有多少硫原子？3.元素定量分析结果，指出某一化合物的实验式为CH，测得其分子量为78，问它的分子式是什麽？4.根据键能数据，当乙烷（CH3-CH3）分子受热裂解时，哪种共价键首先破裂？为什么？这个过程是吸热反应还是放热反应？5.写出下列反应能量的变化？6、根据电负性数据，用和标明下列键或分子中带部分正电荷和部分负电荷的原子。

教研室：有机物化化工教研室教师姓名：授课时间:教研室：有机物化化工教研室教师姓名：授课时间:教研室主任签字年月日教研室：有机物化化工教研室教师姓名：授课时间:教研室主任签字年月日讲稿共轭体系在近紫外区（）有强吸收孤立烯烃在近紫外区内无吸收232nm⑵弯曲振动（δ）：组成化学键的原子离开键轴而上下左右的弯曲。

弯曲振动时，键长不变，但键角有变化。

②：面外弯曲3、原理（3）炔烃ν≡C-H ：3320～3310cm-1（强）尖吸收峰＝（2×11＋2－24）／2＝0，说明为开键饱和烃。

＝[（2×7+2)-8]/2=4 可能含苯环1450cm-1三组吸收峰，为苯环的ν C=C,3030cm-1为苯环的通常发生共振吸收有两种方法（核磁共振仪的两种工作方式）的电磁辐射进行照射样品，改变外加磁感应强度B0，引起共振叫做扫场；。

质子所感应到的外界磁场强度减弱了，即实际上作用于质子的磁场强度要小一点（百万分之几）。

这时，我们说质了受到屏蔽作用，在标准之右为正值，在标准之左为负值，δ值与屏蔽作用成反比，两个组峰的峰面积是不同的，衡量其面积之比是3 ：2，恰好是子数之比。

核磁共振谱不仅揭示了各种不同H的化学位移，并且还表示了各种不同+1/2，-1/2）自旋偶合时，则裂分为一组二重峰，该二重峰之间自旋的相互影响称为自旋偶合。

自旋偶合使核磁共振谱中信号分裂为多重峰。

如乙醚裂分后峰的总面积＝裂分前的峰面积。

相邻两个裂分峰间的距离称偶合常数的大小表示偶合作用的强弱，偶合常数不随外磁场的改变而改变②偶合作用通过成键电子传递，通过重键的偶合作用比单键大。

也必须是立体化学等性的，上两个质子的环境是不同的，（无法绕单键旋转使之成为相同）；这两个质子不各质子轮流被另一原子Z取代，取代后得到同样的产物（或对映体）那么这两个质子是化学等性的。

我们不考虑构产生磁不等价的原因：单键旋转受阻时产生磁不等价质子：如低温下的环己烷。

第一章 绪论 和 第二章 烷烃一、命名下列化合物或写出其结构式1、(CH 3)2CHCH 2CH 2CH(C 2H 5)2233、2,5-二甲基庚烷二、选择题1、下列自由基稳定性最高的是（ ）2、(CH 3)2CHCH 2OH 与(CH 3)3COH 是什么异构体? ( )（A ）碳干异构 (B) 位置异构 (C) 官能团异构 (D) 互变异构.3、将下列化合物按沸点由高到底排列（ ）a. 正戊烷，b. 异戊烷，c. 正己烷，d. 2-甲基戊烷（A ）a>b>c>d (B) d>c>b>a (C) c>a>d>b (D) c>d>a>b4、甲烷分子中四个氢原子与碳原子的何种轨道成键？[ ]a. SP 3杂化轨道；b. SP 2杂化轨道；c. SP 杂化轨道；d. P 杂化轨道。

5、自由基最稳定的是( )CH 3CH 2CH 2=C-CH 2A.B. C.CH 236、下列自由基最最稳定的是（ ）A CH 3CH .CH 3B PhCH 2C .H 2. C PhC .H.CH3三、机理题完成反应，并写出一元溴代的反应机制：CH 3Br 2CH 3CHCHCH 2CH 3CH 3CH 2CH 2CHCH 2CH 3CH 3CH 3CH 2CCH 2CH 3CH 3A:B:C:答案一、命名下列化合物或写出其结构式12、2-甲基-3-乙基己烷3、323二、选择题1、C2、B3、D4、A5、C6、C三、机理题Br:Br –—–→ Br · + Br ·CH 3+Br ·CH3+·BrH CH3·+Br 2CH 3Br+Br ·第三章 单烯烃一、命名下列化合物或写出其结构式1、2、 3、CCCH 3BrBrC 2H 534、4，4-二甲基-2-戊烯5、1-戊烯-4-炔二、填空题1、化合物的系统命名是（ ）2、化合物的系统命名是 ( )3、3三、选择题1、下列碳正离子中最稳定的是（ ）2、将下列碳正离子稳定性由强到弱排列为序（ ）(A)a>b>c>d (B) d>c>b>a (C) c>a>d>b (D) a>d>c>b3、苯己烯用热KMnO 4氧化,得到什么产物?（ ）CH 2COOH CH —CH 2OH COOH CH 2CHO (A) (B) (C) (D) OH4、将下列化合物的氢化热由大到小排列 ( )CH 3CHCH CH 2H 3Ca.CH 3CH 2C CH 2CH 3b.(CH 3)2CCHCH 3c. （A ）a>b>c (B) b>c>a (C) c>b>a (D) c>a>b5、较稳定的碳正离子是[ ]a 叔碳正离子b 仲碳正离子c 伯碳正离子d 甲基碳正离子6、乙烯分子中碳原子以何种轨道与其它原子成键？[ ]a SP 3杂化轨道；b SP 2杂化轨道；c SP 杂化轨道；d P 杂化轨道。

第八章现代物理实验方法在有机化学中的应用测定有机物的结构，是研究未知有机物和鉴定有机物的重要环节。

过去，测定有机物的结构，主要依靠化学方法，化学方法要消耗较多的样品，而且费时费力。

近几十年来，化学方法测定有机物结构已被现代物理方法取代，化学方法了退居辅助地位。

物理方法的优点是样品用量少、快速、准确。

目前广泛用于测定有机分子结构的物理方法是波谱法。

紫外-可见光谱UV－V i s红外光谱IR核磁共振谱NMR质谱MS第一节关于光光是电磁波，具有波动性和粒子性。

一、光的波动性ν与λ成反比关系。

二、光的粒子性表现在光具有能量。

一个光子的能量：E正比于ν反比于λ一摩尔光子的能量：三、电磁波的区域划分四、比耳-朗伯特定律A为吸光度，A的大小反映出样品（溶液）对特定波长的光的吸收程度。

E和ε不随溶液的厚度及浓度的变化而变化，但随单色光波长的不同而变化。

E和ε反映分子中某种价电子吸收某种波长的光发生跃迁的几率。

每一种化合物对特定波长的光的吸收，其E或ε值是特定的，所以消光系数是化合物的特征常数，是鉴定化合物的重要依据。

第二节UV－V i s光谱一、价电子原子中的价电子是填充在一定的原子轨道（s、p、d、f等）。

分子处于基态时，σ电子填充在成键的σ分子轨道中；π电子填充在成键的π分子轨道中；n 电子填充在原子轨道（s或P或SP3轨道）中。

如果用能量合适的光照射分子，分子中的价电子就会吸收光能，从成键的σ轨道或成键的π轨道或原子轨道跃迁到反键的σ*轨道或反键的π*轨道上。

分子中σ轨道、σ*轨道、π轨道、π*轨道、n 电子的轨道的能级相对高低如下图所示：有机分子中的价电子有6种可能的跃迁，这6种跃迁的能级差，其大小顺序为：一个有机分子究竟有可能发生哪几种跃迁，要看该分子含有些价电子，或者说，要看含有哪些分子轨道。

例如烷烃分子，其价电子只有σ电子，其分子轨道只有σ轨道和σ*轨道，所以，烷烃分子吸收能量合适的光，只能发生σ→σ*这种跃迁。

(1) 化学键越强，原子质量越小，振动频率越高，吸收峰 在高波数区（短波区） (2) 化学键越弱，原子质量越大，振动频率越低，吸收峰 在低波数区（长波区）
2. 化学键的吸收频率
(1) 伸缩振动 ① O-H， N-H， C-H 由于氢原子较小，它们的吸收带在频
率最高的区域出现。 ② 双 键 和 三 键 的 键 力 常 数 较 大 ， 双 键 K=8~12 ， 叁 键 K=12~18，比单键大，它们的吸收带的频率也较大。 (2) 弯曲振动
3. 电子光谱
电子光谱中，分子所吸收的光能量比振动光谱约高 10~100倍左右,使电子激发到较高的能级。
电子光谱在可见及紫外光区域出现。
第二节 紫外和可见吸收光谱
一、紫外光谱及其产生
（一） 紫外光
X-射线 4nm 远紫外 200nm 近紫外 400nm 可见光
紫外光
（二） 电子跃迁及紫外光谱的产生
化合物
醇 λmax / nm
255
εmax 215
OH
270
1450
NO2
280
1000
常见生色团和助色团
生色团： C C C C
CN
O N
O
O N O CCCC
CO
COOH
CS
助色团：-Cl、-NH2、-OH等含p电子的基团
返回
1) 生色基: 能吸收紫外可见光(200~800 nm)的孤立官 能团.如
1. R吸收带：为n→π*跃迁产生的吸收带。
是发色团、助色团引入双键形成的共轭基团产生的吸收峰。 特点：吸收强度很弱 εmax<100
吸收峰波长一般在270nm以上
2. K吸收带：
为π→π*跃迁，由共轭双键产生 特点：吸收强度很强 εmax>10,000

第二章 烷烃习题解答1（1）2，5－二甲基－3－乙基己烷（2）2－甲基－3，5，6－三乙基辛烷 （3）3，4，4，6－四甲基辛烷（4）2，2，4－三甲基戊烷（5）3，3，6，7－四甲基癸烷（6）4－甲基－3，3－二乙基－5－异丙基辛烷 2．(1)(2)(3)(2) 两者相同，均为己烷的锯架式，若把其中一个翻转过来，使可重叠。

5、解：丙烷分子中C-C 键是两个C 以SP 3杂化轨道沿键轴方向接近到最大重叠所形成的δ化学键。

7、解：H3CHCH 3CH3HH 3C H 3CHCH 3CH 3HH 3C H 3CHCH 3CH 3CH 3H H 3C HCH 3H H 3CH 3C因为烷烃的沸点随C 原子数的增加而升高；同数C 原子的烷烃随着支链的增加而下降。

9、解：⑴.正己烷： 一氯代产物有3种 CH 3CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2Cl⑵.异己烷：一氯代产物有5种⑶.2,2-二甲基丁烷一氯代产物有3种10、解：H 3CCCH 3CH 3CH 3(1)(2) CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3H 3CC CH 2CH 3CH 3H(3)11、解：Cl 2 →2Cl CH 3CH 3 + Cl·→CH 2CH 2 + HCl CH 3CH 2 + Cl 2→ CH 3CH 2Cl +·Cl CH 3CH 2·+·Cl → CH 3CH 2Cl12、解：（1）1-氯丙烷 3÷(3+3)×100%=33% 2-氯丙烷 3÷(3+3)×100%=57%（2）∴A%=9÷(9+1600+6)×100%=0.6% B%=1600÷(9+1600+6)×100%=99%C%=6÷(9+1600+6)×100%=0.3%（3）A%=9÷(9+1600)×100%=0.6% B%=1600÷(9+1600)×100%=99.4%13F H+CH3H3C H+FH3C H FΔH = -129.7 kJ / mol能位反应进程中间体：B，E。

第七章现代物理方法在有机物结构分析中的应用有机化学是用结构式来描述的一门学科。

有机化合物、有机反应、反应机理、合成方法等都能用结构式来描述，从结构式可以推断出该化合物的性质。

化合物的结构式最早是用化学法测定。

用化学法测定化合物的结构往往是十分繁琐复杂的工作，而且在化学变化中往往会发生意想不到的变化，从而给结构的测定带来困难。

如吗啡（C15H15O3N）从1803年第一次被提纯，至1952年弄清楚其结构，其间经过了150年；胆固醇（C27H47O）结构的测定经历了40年，而所得结果经X－射线衍射发现还有某些错误。

测定有机物结构的波谱法，是20世纪五、六十年代发展起来的现代物理实验方法。

波谱法的应用使有机物结构测定、纯度分析等既快速准确，又用量极少，一般只需1～100 mg，甚至10-9 g也能给出化合物的结构信息，并且在较短的时间内，经过简便的操作，就可获得正确的结构。

应用波谱法可弥补化学方法之不足。

现在，化学方法基本上被物理实验方法所取代，现代的教科书、文献、论文中化合物的结构均以波谱数据为依据，正如熔点、沸点、折光率等作为每个化合物的重要物理常数一样的普遍，而且更加重要。

波谱法实验方法的应用推动了有机化学的飞速发展，已成为研究有机化学不可缺少的工具。

测定有机化合物结构的现代物理方法有多种，波谱法已成为研究有机物结构的一种重要的和主要的手段，通过谱图能将分子结构清楚地表达出来。

很多物质，如从动植物中分离出的微量生物物质（如昆虫激素）、不稳定分子、反应中间体等，只能用波谱法测定它们的结构。

有机物的结构测定常用到四大谱图：紫外光谱（UV，Ultraviolet Spectrum）；红外光谱（IR，Infrared Spectrum）；核磁共振谱（NMR，Nuclear Magnetic Resonance）和质谱（MS，Mass Spectrum）。

UV、IR、NMR谱都是由一定频率的电磁波与分子或原子中某些能级间的相互作用而产生的。

根据炔烃的结构和碳原子个 数进行命名，如乙炔、丙炔 等。
习题四：芳香烃的性质与命名
芳香烃的物理性质
芳香烃的熔点、沸点较高，密度比水大。
芳香烃的化学性质
芳香烃可以发生加成、氧化、聚合等反应，但 在一定条件下也可以发生取代反应。
芳香烃的命名
根据芳香烃的结构和碳原子个数进行命名，如苯、甲苯等。
04
答案部分
习题二答案
实验目的
掌握有机化合物的合成方法，熟 悉有机化合物的性质和鉴定方法
。
实验原理
利用醇和酸的酯化反应制备酯类 化合物，通过红外光谱（IR）和 核磁共振氢谱（1H NMR）对产
物进行结构鉴定。
01
03
02 04
实验步骤
将醇和酸加入圆底烧瓶中，加入 适量的浓硫酸，加热回流一定时 间，然后进行后处理，最后用IR 和1H NMR对产物进行结构鉴定 。
实验步骤
详细描述了实验的操作流程和具体步骤， 包括各种分离技术的使用方法和条件控制 等。
实验结果与讨论
对实验中得到的结果进行讨论，分析了可 能影响实验结果的因素以及实验中需要注 意的事项。
思考题与解答
针对实验中涉及的思考题进行了详细的解 答和阐述。
03
习题部分
习题一：烷烃的性质与命名
烷烃的物理性质
04
实验步骤
详细描述了实验的操作流程和具体步 骤，包括合成步骤、分离提纯方法等 。
06
思考题与解答
针对实验中涉及的思考题进行了详细的解答和 阐述。
实验四解答
实验名称
有机化合物的分离与鉴定方 法
实验目的
掌握有机化合物的分离与鉴 定方法，熟悉各种分离技术
的原理和应用。
实验原理

在1375~1380 cm-1处有甲基特征峰，因此确认为正烷烃； 在1470~1460 cm-1处和1380~1370 cm-1处有面内弯曲振动 吸收峰以及在725cm-1处有弱的面外弯曲振动吸收峰。这 些相关峰又引证了上述特征峰所揭示的饱和正烷烃的结 构。进一步确认为正十一烷。
图8-11：一挥发性的无色液体，经元素分析结果C占91.4%，H 占8.7%，它的红外光谱如图所示，确定这个化合物的结构。
• ΔE = h h=planck常数 6.626*10—34J/S • ΔE是获得的能量
• 紫外光的波长较短（一般指100—200nm）。能量 较高，当它照射到分子上时，会引起分子中价电 子能级的跃迁。
• 红外光的波长较长（一般指2.5—25μm），能量稍 低，它只能引起分子中成键原子的振动和转动能 级跃迁。 • 核磁共振谱的能量更低（一般指60—250MHz，波 长约105cm）它产生的是原子核自旋能级的跃迁。
第四节
一、基本知识
1．氢的自旋量 子数（m s）
核磁共振谱
当ms= + 时，如果取其方向与外磁场方向平行，为 低能级（低能态）。 当ms=时，如果取其方向与外磁场方向相反，为高 能级（高能态）。
ΔE = r
H0
2． 核磁共振
若质子受到一定频率的电磁波辐射，辐射所提供 的能量恰好等于质子两种取向的能量差（ΔE）时， 质子就吸收电磁辐射的能量，从低能级跃迁到高能级 ，这种现象即称为核磁共振。
3． 产生吸收峰的条件 ： 只有偶极矩大小或方向有一定改变的振动 才能吸收红外光而发生振动能级跃迁。
4．红外光谱与有机分子结构的关系： ①C—H 伸缩振动，在波数2850—3000cm—1间将出现 吸收峰。
②O—H 伸缩振动，在波数2500—3650cm—1间将出现 吸收峰。