研究有机化合物的一般步骤和方法知识点
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研究有机化合物的一般步骤和方法知识点归纳总结:1.分离、提纯有机物:在化学上,必须鉴别和研究边线有机化合物的结构与性质,必须获得清澈的有机物,下面就是研究有机化合物通常必须经过的几个基本步骤:−→确定实验式−−→确定分子式−−→确定结构式分离、提纯−拆分、纯化有机物的常用方法存有:酿造、重结晶、提炼、色谱法等。
2.元素分析与相对分子质量的测定:(1)元素分析:①碳、氢元素质量分数的测定:燃烧后,测二氧化碳和水的质量;②氮元素质量分数的测量:在二氧化碳气流中催化剂冷却,测氮气的体积;③卤素质量分数的测量:与agno3溶液及浓硝酸混合共冷,测卤化银的质量。
(2)确认相对分子质量:质谱法(不做过多研究):质荷比最大的数据表示未知物a的相对分子质量。
3.有机物中与否含氧元素的戊日和方法:算出混合物中h元素、o元素分别的质量,然后与有机物的质量相比较即可。
4.确定有机物分子式的基本方法:(1)根据有机物中各元素的质量分数,谋出来有机物的实验式,再根据有机物的相对分子质量确认分子式。
(2)根据有机物的摩尔质量和各元素的质量分数,求出1mol该有机物中各元素原子的物质的量,从而确定出该有机物的分子式。
(3)根据有机物的冷却通式及消耗o2的量(或分解成产物的量),通过排序确认出来有机物的分子式。
(4)根据有机物的分子通式和化学反应的有关数据求分子通式中的n,得出有机物的分子式。
5.有机物分子结构的测量:(1)重要官能团的化学性质:①能够与na反应:醇羟基、酚羟基、羧基②能够与naoh反应:酚羟基、羧基③能与na2co3反应:酚羟基(生成nahco3)、羧基④能与nahco3反应:羧基⑤能够出现银镜反应的物质类别:醛、甲酸、甲酸某酯、甲酸盐、葡萄糖(3)核磁共振氢谱存有几个峰表明存有几种氢,峰面积之比就是这几种氢的个数比。
6.烃完全燃烧前后气体体积的变化完全燃烧的通式:cxhy+(x+y)o24yh2o2(1)冷却后温度低于100℃时,水为气态:∆v=v后-v前=①y=4时,∆v=0,体积维持不变;②y>4时,∆v>0,体积减小;③y(2)燃烧后温度低于100℃时,水为液态:∆v=v前-v后=1+※无论水为气态还是液态,燃烧前后气体体积的变化都只与烃分子中的氢原子个数有关,而与氢分子中的碳原子数毫无关系。
研究有机化合物的一般步骤和方法用第一步是确定问题。
在研究有机化合物之前,需要明确研究的目标和问题。
这可能是合成其中一种化合物,研究其化学性质或探索其应用等。
第二步是实验设计。
基于确定的问题,研究者需要设计实验方案。
这包括选择适当的合成方法、合成试剂和条件,以及确定适当的分析方法。
第三步是合成。
根据实验设计,研究者将开始合成目标化合物。
有机合成可以采用多种方法,如传统的有机合成反应、催化反应等。
在合成中需要考虑合成路线的选择、反应条件的优化等。
第四步是分离和纯化。
合成后的产物中通常会存在未反应试剂和副产物等杂质。
因此,需要对产物进行分离和纯化。
分离可以采用物理方法,如萃取、析出、晶体化等。
纯化则可以采用重结晶、柱色谱、高效液相色谱等分离技术。
第五步是表征。
对于合成后的纯化产物,需要对其进行表征。
这包括确定物质的外观、熔点、沸点、密度等物理性质,以及测定其元素成分、功能团等化学性质。
第六步是谱图分析。
对于有机化合物的结构确定,谱图分析是非常重要的。
常用的谱图包括核磁共振谱(NMR)、红外光谱(IR)、质谱(MS)等。
这些谱图可以提供有机分子的结构信息。
最后一步是结构确定。
基于前面的实验结果和谱图分析,研究者可以准确确定化合物的结构。
这通常包括通过利用谱图数据的结构解析软件进行计算预测,与数据库对比进行验证等手段。
除了上述步骤和方法外,研究中还需要注意实验过程中的安全操作,确保实验的可重复性和结果的可靠性。
此外,如果合成的目标化合物具有潜在的应用价值,还需要进行相关的应用评价和实验验证。
总之,研究有机化合物的一般步骤和方法涉及到确定问题、实验设计、合成、分离和纯化、表征、谱图分析以及结构确定等多个方面。
通过系统的实验和分析,可以准确确定有机化合物的结构,并进一步开展相关的性质和应用研究。
1.2 研究有机化合物的一般方法基本步骤:分离和提纯→元素定量分析确定实验式→测定相对分子质量确定分子式→波谱分析确定结构式一、分离和提纯1、蒸馏:利用有机物与杂质沸点的差异(一般温度差大于30℃),将有机物以蒸汽的形式蒸出,然后冷凝得到产品(1)适用条件:①分离提纯互溶的液体混合物,也可用于分离液体和可溶性固体②被提纯的有机物的稳定性较强③有机物与杂质的沸点相差较大(一般大于30℃)(2)仪器:铁架台、酒精灯、温度计、蒸馏烧瓶、冷凝管、尾接管、锥形瓶、石棉网(3)装置:(4)注意事项:①蒸馏烧瓶中所盛液体体积:1/3≤V≤2/3②蒸馏烧瓶加热时要垫上石棉网③蒸馏烧瓶中加入沸石,防止暴沸④温度计的水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处⑤冷水从下口进,上口出⑥检查装置气密性:用酒精灯对蒸馏烧瓶微热,伸入到水槽的牛角管有连续均匀的气泡冒出,且停止加热后,牛角管口形成一段水柱,说明不漏气⑦操作顺序:实验前:先通水,再加热;实验后:先停止加热,再停水2、萃取:(1)分类:①液液萃取:利用待分离组分在两种不互溶的溶剂中的溶解性不同,将其从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。
②固液萃取:用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程。
例:用水浸取甜菜中的糖类;用酒精浸取黄豆中的豆油以提高产量(2)萃取剂:萃取用的溶剂称为萃取剂。
萃取剂的选择原则:①萃取剂与原溶剂互不相溶,且密度相差较大,易于静置分层②萃取剂与原溶剂、原溶质均不发生反应③被萃取物质在萃取剂中的的溶解度要比在原溶剂中的溶解度大得多常见与水互不相溶的有机溶剂:乙醚、石油醚、二氯甲烷、苯(密度小于水)、四氯化碳(密度大于水)3、分液:把两种互不相溶的液体分开的操作(1)仪器:分液漏斗(2)步骤:验漏→装液→振荡(排气)→静置分层→分液(上上,下下)(3)注意事项:①通过打开其上方的玻璃塞和下方的活塞可将两层液体分离②下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出③萃取和分液是两个不同的概念,分液可以单独进行,但萃取之后一定要进行分液④萃取或分液之前必须检查分液漏斗是否漏液。
走进有机王国的第一步——认识有机化合物第六讲:研究有机化合物的一般步骤和方法一、有机物的分离提纯1、蒸馏:利用混合物中各种成分沸点不同而使其分离的方法。
常用于分离提纯液态有机物。
如石油的分馏。
★蒸馏操作应注意的问题(1)在蒸馏烧瓶中放入少量沸石,防止液体暴沸;(2)温度计水银球的位置应与支管口处相平;(3)蒸馏烧中所盛放液体不能超过其容积的2/3,也不能少于1/3;(4)冷凝管中冷却水下进上出(逆流);(5)实验开始前要检查装置气密性。
2、重结晶将晶体用蒸馏水溶解,经过.滤.、蒸发浓缩..等步骤,得....、冷却结晶....、过滤到更加纯净的晶体的方法。
常用于提纯固体有机物。
★条件(特点):(1)杂质在溶剂中的溶解度很小或很大;(2)被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度受温度的影响较大。
3、萃取※原理:利用混合物中一种溶质在互不相溶的两种溶剂中的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液中提取出来的方法。
※主要仪器:分液漏斗例1:下列每组中各有三对物质,它们都能用分液漏斗分离的是A .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C .甘油和水,乙酸和水,乙酸和乙醇D .汽油和水,苯和水,己烷和水例2:下列各组混合物的分离或提纯方法不正确的是A.用过滤法分离Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的混合物B.用重结晶法提纯NaCl和KNO3的混合物中的KNO3C.用蒸馏法分离乙醇和甲醇的混合物D.用萃取和分液的方法可以分离碘和水的混合物二、元素分析与相对分子质量的测定1、元素分析:定性分析——有机物的组成元素分析;定量分析——分子内各元素原子的质量分数。
分析方法:李比希氧化产物吸收法、现代元素分析法例1:某含C、H、O三种元素的未知物A,经燃烧分析实验测定该未知物A中碳的质量分数为52.16%,氢的质量分数13.14%。
试求该未知物A 的实验式(最简式)。
2、确定相对分子质量的常用方法(1)根据标况下气体的密度可求:M = 22.4L/mol · ρg/L=22.4ρ g/mol (2)依据气体的相对密度:M1 = D·M2(D:相对密度)(3)求混合物的平均式量:(4)运用质谱法来测定相对分子质量测定相对分子质量最精确快捷的方法——质谱法(了解)用高能电子流轰击分子,使其失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子,带正电荷的分子离子和碎片离子具有不同质量,它们在磁场下达到检测器的时间不同,结果被记录为质谱图。
研究有机化合物的一般步骤和方法有机物的分离与提纯1.研究有机化合物的一般步骤2.有机物的分离与提纯(1)蒸馏①用途:分离、提纯液态有机物。
③装置和主要仪器:(2)重结晶①用途:分离提纯固态有机物。
②原理:利用两种物质在同一溶剂中溶解度随温度的变化相差较大,采用冷却或蒸发将物质分离提纯。
③适用条件a.杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大,易于除去。
b.被提纯的有机化合物在所选溶剂中的溶解度,受温度的影响较大。
该有机化合物在热溶液中的溶解度较大,冷溶液中的溶解度较小,冷却后易于结晶析出。
④实验仪器与操作步骤:(3)萃取①原理:液-液萃取是利用有机化合物在两种互不相溶的溶剂里溶解度的不同,将有机化合物从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。
固-液萃取是用有机溶剂从固体物质中溶解出有机化合物的过程。
②适用条件:有机化合物与杂质在某种溶剂中的溶解度有较大差异。
③实验装置:④实验操作:加萃取剂后充分振荡,静置分层后,打开分液漏斗活塞,从下口将下层液体放出,并及时关闭活塞,上层液体从上口倒出。
[特别提醒]选用萃取剂的三原则(1)萃取剂与原溶剂互不相溶。
(2)萃取剂与原溶质、溶剂均不发生化学反应。
(3)被萃取物质在萃取剂中的溶解度要远大于在原溶剂中的溶解度。
1.下图实验装置一般不用于分离物质的是()解析:选D A项用于分离沸点不同的液体混合物;B项用于不相溶的液体混合物的分离;C 项为液固混合物的分离——过滤;D项用于一定物质的量浓度溶液的配制,不用于分离物质。
2.下列实验中,不能达到预期目的的是()①用升华法分离碘和氯化铵的混合物②用结晶法分离硝酸钾和氯化钠的混合物③用分液法分离水和硝基苯的混合物④用蒸馏法分离乙醇(沸点为78.5 ℃)和乙酸乙酯(沸点为77.5 ℃)的混合物A.①④B.②③C.③④D.②④解析:选A①中I2易升华,而NH4Cl受热易分解为NH3、HCl,NH3、HCl冷却又会化合生成NH4Cl,不能分离;④中两种有机物沸点十分接近,不能用蒸馏法分离。
研究有机化合物的一般步骤和方法1.化合物合成:有机化合物的合成是研究有机化合物的首要步骤。
化合物的合成通常基于已有的化合物合成路线,也可以根据需要进行新的合成路径的设计。
常用的有机合成方法包括:催化反应、导向合成、环化反应、加成反应、氧化还原反应等。
2. 结构鉴定:鉴定有机化合物的结构是研究有机化合物的重要环节。
常用的结构鉴定方法包括:核磁共振波谱(NMR)、红外光谱(FT-IR)、质谱(MS)、紫外可见光谱(UV-Vis)等。
这些技术可以提供有关分子中原子连接方式和官能团的信息。
3.形态表征:除了结构鉴定外,有机化合物的形态表征也是研究的重要内容。
常用的表征方法包括:X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)等。
这些手段可以提供关于化合物的晶体结构、形貌和尺寸信息。
4. 性质研究:有机化合物的研究还包括对其性质的研究。
例如,热稳定性、溶解性、热导率、光学性质等。
这些性质的研究通常通过热重分析、差示扫描量热法(DSC)、循环伏安法(CV)、紫外可见光谱(UV-Vis)等方法来完成。
5.反应机理研究:了解有机化合物的反应机理对于研究其应用有重要意义。
反应机理研究通常通过实验和计算化学手段来实现。
实验方法包括动力学研究、反应中间体的生成和检测等。
计算化学方法包括分子轨道理论、密度泛函理论等。
综上所述,研究有机化合物的一般步骤和方法包括合成化合物、结构鉴定、形态表征、性质研究和反应机理研究。
这些方法的选用根据研究目的和化合物的特性而定,综合运用这些方法可以为有机化合物的研究提供全面的信息。
研究有机化合物的一般步骤和方法有机化合物广泛应用于化学、医学、食品、石油、塑料等领域。
其研究方法多种多样,但一般可以从以下几个方面入手。
1. 确定化合物的化学结构有机化合物的化学结构是研究有机化合物的基础。
其确定方法主要包括核磁共振(NMR)、红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、质谱(MS)等。
在确定化合物结构时,需要进行碳谱(13C-NMR)、氢谱(1H-NMR)等核磁共振谱图的分析和解释,以及红外光谱图的分析和解释。
2. 确定有机化合物的物理性质有机化合物的物理性质是研究有机化合物的重要方面。
其包括熔点、沸点、密度、折射率等。
通过对这些物理性质进行测试和分析,可以进一步判断化合物的纯度和结构等信息。
3. 合成化合物通过合成化合物可以进一步研究化合物的结构和性质。
合成化合物的方法包括有机合成化学、无机合成化学、生物合成化学等。
其中,有机化学中最常用的方法是功能团转化法、碳-碳键形成法和碳-杂原子键形成法等。
4. 确定有机化合物的性质有机化合物的性质是研究有机化合物最直接的方法之一。
其包括化学反应性质、光学旋转力、溶解度、热力学性质等。
通过对化合物性质的分析和判断,可以进一步确定化合物结构和特性。
5. 制备有机化合物的晶体有机化合物的晶体结构是研究有机化合物的重要方面。
其晶体结构的确定方法有X射线单晶衍射、粉末X射线衍射、中子衍射、电子衍射等。
通过这些方法可以在分子水平上研究有机化合物的结构和性质。
6. 确定有机化合物的毒性和效价有机化合物的毒性和效价是研究有机化合物在医学和环境领域应用的重要指标。
通过对毒性和效价进行测试和分析,可以进一步提高有机化合物的应用效率和安全性。
:以上是研究有机化合物的一般步骤和方法。
在研究有机化合物时,需要综合运用各种方法,通过实验和数据分析来确定化合物的结构和性质。
研究有机化合物的一般步骤与方法在有机化学领域,研究有机化合物是一项重要的工作。
了解有机化合物的性质、结构和反应机理,可以为合成新药、开发新材料以及解决环境污染等问题提供基础。
本文将介绍研究有机化合物的一般步骤与方法。
一、确定研究目标首先,研究人员需要明确自己的研究目标。
他们可以选择研究某种具体的有机化合物,或者探索某类化合物的结构与性质关系。
明确目标有助于确定研究的方向和方法。
二、收集文献资料在开始实验前,研究人员应该广泛收集与所研究有机化合物相关的文献资料。
这包括先前的研究成果、相关的合成方法和反应机理等。
通过研究文献资料,可以了解到目前对该有机化合物已有的认识,并为后续实验的设计提供参考。
三、合成目标化合物在研究有机化合物时,合成目标化合物是必不可少的步骤。
合成方法的选择应该考虑到目标化合物的结构和反应特点。
常用的合成方法包括取代反应、脱保护反应、羧酸的酯化反应等。
在合成过程中,需要注意控制反应条件、选择适当的催化剂和溶剂,并使用各种手段监测反应进程。
四、表征化合物的性质合成得到目标化合物后,研究人员需要对其进行性质表征。
这包括物理性质(如熔点、沸点、溶解性等)和化学性质(如酸碱性、氧化还原性等)的测定。
常用的表征方法包括核磁共振(NMR)、红外光谱(IR)、质谱(MS)等。
通过对化合物性质的表征,可以验证合成是否成功,并评估其纯度和结构。
五、研究有机化合物的反应机理研究有机化合物的反应机理是深入了解其性质和运用的重要途径。
反应机理研究需要通过实验数据和理论计算相结合的手段。
实验上,可以通过观察反应中间体的生成和消失以及测定反应速率等来推测反应机理。
理论计算方面,可以利用量子化学计算等方法,模拟和预测反应的能垒和产物生成。
研究有机化合物的反应机理有助于揭示化学反应的本质和规律。
六、研究有机化合物的应用有机化合物的研究往往与实际应用息息相关。
研究人员可以探索有机化合物在药物、材料、催化等领域的应用。
研究有机化合物的一般步骤和方法
适用学科高中化学适用年级高中二年级知识点有机化合物的研究方法
教学目标1、了解怎样研究有机化合物应采取的步骤和方法
2、掌握有机化合物分离提纯的常用方法
3、掌握蒸馏、重结晶和萃取实验的基本技能
教学重点有机化合物分离提纯的常用方法和分离原理
教学难点有机化合物分离提纯的常用方法和分离原理
教学过程
一、复习预习
从天然资源中提取有机物成分,首先得到的是含有有机物的粗品。
在工厂生产、实验室合成的有机化合物也不可能直接得到纯净物,得到的往往是混有未参加反应的原料,或反应副产物等的粗品。
因此,必须经过分离、提纯才能得到纯品。
如果要鉴定和研究未知有机物的结构与性质,必须得到更纯净的有机物。
下面是研究有机化合物一般要经过的几个基本步骤:
分离、提纯物质的总的原则是什么?
1. 不引入新杂质;
2. 不减少提纯物质的量;
3. 效果相同的情况下可用物理方法的不用化学方法;
4. 可用低反应条件的不用高反应条件
二、知识讲解
一研究有机物的一般步骤
分离,提纯→元素定量分析→测定相对分子质量,确定分子式→波普分析确定结构式二.有机化合物的分离,提纯
考点1:蒸馏
(1)定义:利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同,使低沸点组分蒸发,再冷凝以分离整个组分的操作过程。
(2)用途:分离、提纯沸点不同液态有机物的常用方法。
适用条件:含少量杂质,该有机物具有热稳定性,且与杂质沸点相差较大(大于30℃)。
[强调]特别注意:冷凝管的冷凝水是从下口进上口出。
小结:蒸馏的注意事项
1、注意仪器组装的顺序:“先下后上,由左至右”;
2、不得直接加热蒸馏烧瓶,需垫石棉网;
3、蒸馏烧瓶盛装的液体,最多不超过容积的1/3;不得将全部溶液蒸干;
4、需使用沸石(防止暴沸);
5、冷凝水水流方向应与蒸汽流方向相反(逆流:下进上出);
6、温度计水银球位置应与蒸馏烧瓶支管口齐平,以测量馏出蒸气的温度;
高温溶解―――趁热过滤――-冷却结晶
称量-溶解-搅拌-加热-趁热过滤-降温、冷却、结晶-过滤-洗涤烘干
考点2:结晶和重结晶(recrystallization)
1、定义:为了得到较高纯度的晶体,把析出的晶体用适宜的溶剂重新溶解,再结晶操作
重结晶常见的类型
(1)冷却法:将热的饱和溶液慢慢冷却后析出晶体,此法适合于溶解度随温度变化较大的溶液。
(2)蒸发法:此法适合于溶解度随温度变化不大的溶液,如粗盐的提纯。
(3)重结晶:将以知的晶体用蒸馏水溶解,经过滤、蒸发、冷却等步骤,再次析出晶体,得到更纯净的晶体的过程。
若杂质的溶解度很小,则加热溶解,趁热过滤,冷却结晶;若溶解度很大,则加热溶解,蒸发结晶
2、溶剂的选择:
○1杂质在溶剂中的溶解度很小或很大,易于除去;
○2被提纯的有机物在此溶液中的溶解度,受温度影响较大。
考点3:萃取
(1)所用仪器:烧杯、漏斗架、分液漏斗。
(2)萃取:利用溶液在互不相溶的溶剂里溶解度的不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液中提取出来,前者称为萃取剂,一般溶质在萃取剂里的溶解度更大些。
分液:利用互不相溶的液体的密度不同,用分液漏斗将它们一一分离出来。
基本操作:
○1.检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液;
○2.将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔,使漏斗内外空气相通漏斗里液体能够流出
○3.使漏斗下端管口紧靠烧怀内壁;及时关闭活塞,不要让上层液体流出
○4.分液漏斗中的下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出。
注意事项:
○1、萃取剂必须具备两个条件:一是与溶剂互不相溶;二是溶质在萃取剂中的溶解度较大。
○2、检查分液漏斗的瓶塞和旋塞是否严密。
○3、萃取常在分液漏斗中进行,分液是萃取操作的一个步骤,必须经过充分振荡后再静置分层。
○4、分液时,打开分液漏斗的活塞,将下层液体从漏斗颈放出,当下层液体刚好放完时,要立即关闭活塞,上层液体从上口倒出。
考点4.色谱法(了解)
(1)原理:利用吸附剂对不同有机物化合物吸附不同,分离提纯有机化合物的方法
(2)常用的吸附剂有碳酸钙,硅胶,氧化铝,活性炭等。
三元素分析与相对分子质量的测定
1.元素分析
(1)定性分析—确定有机物的元素组成
用化学方法鉴定有机物的元素组成。
如燃烧后,一般碳生成二氧化碳,H生成水。
(2)定量分析—确定有机物的实验式
将一定量的有机物燃烧并测定各产物质量,从而推算出各组成元素的质量分数,然后计算有机物分子中所含元素原子的最简整数比,即确定实验式。
2.相对原子质量的测定—质谱法
(1)原理
用高能电子流等轰击样品分子,使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。
分子离子和碎片离子各自具有不同的相对质量,他们在磁场的作用下到达检测器的时间将因质量不同而先后有别,其结果被记录为质谱图。
(2)质荷比
指分子离子,碎片离子的相对质量与其电荷的比值。
质谱图中,质荷比的最大值就表示了分子的相对分子质量
四,分子结构的鉴定
1.红外光谱
(1)作用:初步判断某有机物中含有何种化学键或官能团
(2)原理:不同的官能团或化学键吸收频率不同,在红外光谱图上处于不同的位置
2.核磁共振氢谱
(1)作用:测定有机物分子中氢原子的种类和数目
(2)原理:处在不通过环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同,在谱图上出现的位置不同,而且吸收的峰的面积与氢原子数目成正比。
(3)分析:吸收峰数目=氢原子种类吸收峰面积=氢原子数目比。