研究有机化合物的一般步骤和方法
第1课时 有机化合物的分离、提纯
一、蒸馏
1．蒸馏原理
在一定温度和压强下加热液态混合物，利用物质沸点差异进行物质分离的方法，使沸点低的物质汽化，然后冷凝、收集，从而达到与沸点高的物质相分离的目的。
2．适用条件
(1)有机物热稳定性较强；
(2)有机物与杂质的沸点相差较大(一般约大于30 ℃)。
3．蒸馏装置及注意事项
(1)实验装置——写出相应仪器的名称
(2)注意事项
①加碎瓷片的目的是防止液体暴沸。
②温度计水银球应处于蒸馏烧瓶的支管口处。
③冷却水的流动方向是下口进、上口出。
二、重结晶
1．实验原理
利用有机物和杂质在同一溶剂中溶解度随温度的变化相差较大，采用冷却或蒸发将有机物分离出来，是提纯固体有机物的常用方法。
2．溶剂的选择
(1)杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大，易于除去。
(2)被提纯的有机物在所选溶剂中的溶解度受温度的影响较大。该有机物在热溶液中的溶解度较大，在冷溶液中的溶解度较小，冷却后易于结晶析出。
3．苯甲酸重结晶的实验装置及步骤
·获取晶体的两种方法
(1)蒸发结晶：将溶剂蒸发获取晶体，此法适用于溶解度随温度变化不大的溶液，如粗盐的提纯。
(2)降温结晶：将热的饱和溶液慢慢冷却后析出晶体，此法适用于溶解度随温度变化较大的溶液。如氯化钠和硝酸钾的分离。
第2课时 元素分析与相对分子质量的测定 分子结构的鉴定
一、元素分析与相对分子质量的测定
1．元素分析
(1)定性分析
用化学方法鉴定有机物的元素组成。如完全燃烧后，一般情况下：C→CO2；H→H2O；N→N2；S→SO2。
(2)定量分析——确定有机物的实验式(最简式)
①测定原理
将一定量的有机物燃烧并测定各产物的质量，从而推断出各元素的质量分数，然后计算出有机物分子中所含元素原子的最简整数比，确定有机物的最简式。
②测定步骤(李比希法)
③实验式(最简式)与分子式的关系：分子式＝(最简式)n。
2．有机物相对分子质量的测定——质谱法
(1)原理：用高能电子流等轰击样品分子，使该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，它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样品分子的相对分子质量。例如，由上图可知，样品分子的相对分子质量为46。
·有机物相对分子质量的计算方法
(1)标态密度法：根据标准状况下气体的密度，求算该气体的相对分子质量：Mr＝22.4×ρ。
(2)相对密度法：根据气体A相对于气体B的相对密度D，求算该气体的相对分子质量：MA＝D×MB。
(3)混合物的平均相对分子质量：M=m总/n总。
二、分子结构的鉴定
1．红外光谱
(1)原理：不同官能团或化学键吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置。
(2)作用：初步判断有机物中含有的官能团或化学键。
如分子式为C2H6O的有机物A有如下两种可能的结构：Ⅰ(CH3CH2OH)或Ⅱ(CH3OCH3)，利用红外光谱来测定，分子中有O—H键或—OH可确定A的结构简式为Ⅰ(CH3CH2OH)。
2．核磁共振氢谱
(1)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，在谱图上出现的位置不同，而且吸收峰的面积与氢原子数目成正比。
(2)作用：测定有机物分子中氢原子的类型和数目。
(3)分析：吸收峰数目＝氢原子的类型，吸收峰面积比＝氢原子个数比。
如CH3CH2OH的吸收峰面积比＝3∶2∶1。
·谱图法在确定有机物分子结构中的应用
(1)核磁共振氢谱图中，峰的个数即氢原子的种类数，而峰面积之比为各类氢原子个数之比。
(2)不同化学键、官能团吸收频率不同，在红外光谱图中所处位置不同。因此，可根据红外光谱图，推知有机物分子中含有哪些化学键、官能团，从而确定有机物的结构。
(3)质谱图中，质荷比最大值即为有机物的相对分子质量。
·确定有机物的结构式的其他方法
确定有机物的结构式除借用物理方法外，还可以用以下方法：
(1)根据价键规律确定
根据价键规律可以判断出某些有机物只存在一种结构，则可直接根据分子式确定其结构式。如C2H6的结构只能是CH3CH3；CH4O的结构只能是CH3OH。
(2)通过化学方法确定
①进行定性实验
实验中有机物表现出的性质→官能团。
②进行定量实验
通过定量实验确定官能团的数目，如测得1 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol气体，则可说明1 mol醇分子中含2 mol —OH。
③进行“组装”确定：
根据实验测得的官能团种类、数目，联系价键规律等进行“组装”和“拼凑”来确定有机物的结构式。
·有机物结构确定的方法思路
