选修5 有机物分子式的确定和分子结构的鉴定

有机化合物分子式和分子结构的确定有了纯净的有机物样品后，还需要从定性和定量两个角度测定有机物。

二、确定实验式（最简式）元素的定性分析是用化学方法测定有机物中元素组成；元素的定量分析是用化学方法测定有机物中各元素的质量分数。

基本原理：将一定量的有机化合物充分氧化，得到简单的无机物(如CO2、H2O等)，测出这些无机物的质量，推算出该有机物中各元素的质量分数，计算各元素原子的最简整数比，确定有机物的实验式(即最简式)。

最有代表性的元素分析方法是李比希法。

如，某种含C、H、O三种元素的未知物A，经燃烧分析含碳质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.1%，试求A的实验式。

有机物中氧的质量分数：ω(O)= 1 - 52.2% - 13.1% = 34.7%有机物中各元素原子个数比：N（C）:N（H）:N（O）= (52.2%/12.01):(13.1%/1.008):(34.7%/16.00)= 2:6:1则该有机物的实验式为C2H6O。

李比希还建立了含氮、硫、卤素等有机物的元素定量分析法。

元素定量分析使用现代化的元素分析仪，分析精度和速度都达到了很高的水平。

元素定量分析只能得到各组成元素原子的最简整数比，得出有机物的实验式（即最简式）。

三、确定分子式有了分子式，还需要知道有机物的相对分子质量，才能确定其分子式。

质谱法是最精确、快捷的测相对分子质量的方法。

质谱法测定时，只需要很少量的样品。

其原理是：用高能电子流轰击样品，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。

它们的质量不同、电荷不同，在电场和磁场中的运动行为就不同。

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。

然后以质荷比为横坐标，以各类离子的相对丰度为纵坐标，依记录结果绘制出质谱图。

下面是未知物A的质谱图。

从上面有机物A的质谱图可读到，最右侧分子离子峰（CH3CH2O+H）的质荷比数值为46，则有机物A的相对分子质量为46。

有机物分子式和结构式的确定有机物是化学中的一个重要分支，它主要研究含碳元素的化合物。

有机物的分子式和结构式是用来描述有机物化学组成和空间构型的重要工具。

下面我将就有机物分子式和结构式的确定进行详细的介绍。

一、有机物分子式的确定：步骤一：根据元素的相对原子质量及元素在分子式中的相对数量，计算出每个元素的相对原子数目。

步骤二：将每个元素的原子数目按照化学符号的顺序写在元素符号的右下角。

步骤三：将写出的元素符号及其相对原子数目按照化学符号的习惯顺序排列，并在各元素符号之间加上符号连接符号。

举例来说，对于乙烯分子（C2H4），可以按照以上步骤确定其分子式。

乙烯分子中含有碳和氢两个元素，根据它们的相对原子质量，可以得到碳的相对原子质量为12，氢的相对原子质量为1、根据乙烯分子中碳和氢的相对原子数目，可以得到碳的相对原子数目为2，氢的相对原子数目为4、将这些数据按照步骤二和步骤三的要求排列，可以得到乙烯分子的分子式为C2H4二、有机物结构式的确定：有机物结构式是用来表示有机物分子中原子间连接关系的化学式。

步骤一：确定有机物分子中各原子的相对位置及连接关系。

步骤二：根据有机物分子的分子式和阴离子的电子离对数，确定有机物分子中各原子间的化学键的种类（如单键、双键、三键等）。

步骤三：根据有机物分子中原子间的连接关系，使用化学键的表示方法（如普通线条、斜线、双线等）来表示有机物分子的结构式。

举例来说，对于乙烯分子（C2H4），可以按照以上步骤确定其结构式。

根据乙烯分子的分子式C2H4，可以确定乙烯分子中含有两个碳原子和四个氢原子。

根据碳原子间的相对位置及连接关系，可以知道乙烯分子中两个碳原子之间存在一个双键，碳原子与氢原子之间存在单键。

根据这些信息，可以使用普通线条来表示乙烯分子的结构式，即H-C=C-H。

总结起来，有机物分子式和结构式的确定是通过确定有机物分子中各原子的种类、个数和原子间连接关系，从而准确描述有机物的化学组成和空间构型。

有机物分子式和结构式的确定有机物是由碳、氢和其他元素组成的化合物。

它们可以通过确定其分子式和结构式来进行鉴定和描述。

分子式是描述化合物中原子种类和数量的表示方式，而结构式则显示了原子之间的连接方式和化学键的类型。

确定有机物的分子式和结构式是有机化学中的重要任务之一，它们可以提供有关化合物性质和反应性的重要信息。

确定有机物的分子式和结构式通常通过实验技术和理论计算方法来完成。

下面将介绍一些常用方法和技术，以帮助确定有机物的分子式和结构式。

1.元素分析：元素分析是确定化合物中碳、氢、氧、氮等元素的相对含量的一种实验方法。

通过测定有机物中各元素的质量百分比，可以计算出简单的分子式，例如乙醇（C2H6O）和甲酸（HCOOH）。

2.红外光谱（IR）：红外光谱是一种常用的实验方法，通过测量有机物与红外辐射的相互作用，可以确定有机物中的功能团和官能团。

例如，苯酚（C6H6O）和苯胺（C6H7N）可以通过其特征性的红外吸收峰进行鉴定。

3.质谱（MS）：质谱是一种用于测定有机物中各个原子的相对质量的实验方法。

质谱图可以提供化合物的分子量和分子结构信息。

通过测量化合物中分子离子的质荷比，并进行分析和比较，可以确定有机物的分子式和结构式。

4.核磁共振（NMR）：核磁共振是一种通过测量原子核的磁性行为来确定有机物分子结构的方法。

通过观察有机化合物中氢、碳、氧等原子核的化学位移和耦合常数，可以确定有机物的分子式和结构式。

5.X射线结构分析：X射线结构分析是一种用于确定有机物分子结构的高分辨率实验方法。

通过测定化合物晶体中X射线的衍射图样，可以确定有机物的原子排列方式和化学键长度。

除了上述实验方法外，理论计算方法如量子力学和分子力学也可以用于预测和确认有机物的分子式和结构式。

例如，计算化学方法可以用来优化化合物的几何构型，预测各个原子之间的键长和化学键角度。

综上所述，确定有机物的分子式和结构式是有机化学中的重要任务。

通过实验技术和理论计算方法，可以鉴定和描述有机物的化学结构，从而揭示其性质和反应性。

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。

2021-2022年高中化学选修5有机物分子式及结构式的确定方法含答案试卷分析解析一、有机物分子式的确定1．最简式的确定。

(1)燃烧法。

则n (C)＝m （CO 2）44 g·mol －1，n (H)＝m （H 2O ）18 g·mol－1×2， n (O)＝m 有机物－n （C ）×12 g·mol －1－n （H ）×1 g·mol －116 g ·mol －1由它们的物质的量之比等于原子个数比可确定最简式。

(2)计算法。

根据有机物中C 和H 的质量分数来计算。

n (C)∶n (H)∶n (O)＝w （C ）12∶w （H ）1∶1－w （C ）－w （H ）16。

2．相对分子质量的确定。

利用公式：a.M ＝m n ，b.ρ1ρ2＝M 1M 2，c.M ＝ρ(标况)×22.4 L ·mol －1。

3．分子式的确定。

(1)由最简式和相对分子质量确定。

(2)根据计算确定1 mol 有机物中含有的各原子的数目。

(3)根据相对分子质量计算。

二、有机物结构式的确定1．根据价键规律确定：某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则直接根据分子式确定其结构式。

例如C 2H 6，只能为CH 3CH 3。

2．通过定性实验确定。

实验→有机物表现的性质及相关结论→官能团→确定结构式。

如能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有，不能使溴的四氯化碳溶液褪色却能使酸性高锰酸钾溶液褪色的可能是苯的同系物等。

3．通过定量实验确定。

(1)通过定量实验确定有机物的官能团，如乙醇结构式的确定；(2)通过定量实验确定官能团的数目，如1 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol气体，则可说明该醇分子中含2个—OH。

4．根据实验测定的有机物的结构片段“组装”有机物。

实验测得的往往不是完整的有机物，这就需要我们根据有机物的结构规律，如价键规律、性质和量的规律等来对其进行“组装”和“拼凑”。

有机物的分子式与结构鉴定有机物是化学中的重要一部分，它们包含了碳元素，并且具有多样的分子式和结构。

在有机化学中，鉴定有机物的分子式和结构是非常重要的，它能够揭示有机物的性质和反应途径。

首先，有机物的分子式是它们的基本化学式，它描述了有机物中碳、氢、氧等元素的数量比例。

分子式通常以简化式或结构式的形式表示。

简化式指的是化学式中省略了一些细节，只保留了元素的符号和数量。

例如，乙醇的分子式可以写为C2H6O，这个式子告诉我们乙醇由2个碳原子、6个氢原子和1个氧原子组成。

结构式则更详细地描述了有机物中原子之间的连接方式。

乙醇的结构式可以写为CH3CH2OH，它表示两个甲基（CH3）与一个羟基（OH）通过化学键连接在一起。

有机物的结构鉴定是通过一系列的实验和分析来确定的。

其中，核磁共振（NMR）谱和红外光谱是常用的技术手段之一。

核磁共振谱可以提供有机物中氢原子的化学位移信息，进而帮助确定它们所处的化学环境。

例如，苯环上的氢原子与甲基上的氢原子在核磁共振谱中显示出不同的化学位移，这是因为它们所处的环境不同。

另外，红外光谱可以提供有机物中官能团的信息，如羟基、羰基等。

结合核磁共振谱和红外光谱的分析结果，可以确定有机物的分子式和结构。

除了实验技术，理论计算也在有机物的结构鉴定中发挥着重要的作用。

量子化学计算方法可以模拟分子结构、能量和振动频率等性质，从而为结构鉴定提供理论依据。

例如，通过计算方法可以预测有机物的红外光谱图像，并与实验结果进行比较，验证有机物的分子式和结构。

此外，基于结构的理论计算还可以进一步研究有机分子的电子结构、化学键强度等，揭示有机分子的性质和反应机理。

机器学习和人工智能技术也逐渐应用于有机物分子式和结构鉴定的领域。

通过建立大量化合物的数据库，并运用机器学习算法进行训练和预测，可以帮助快速鉴定有机物的结构。

这种方法在高通量筛选和新药研发中有着广泛的应用前景。

综上所述，有机物的分子式和结构鉴定是有机化学中的关键任务。