《科学家怎样研究有机物》课件

科学家怎样研究有机物研究有机物的步骤：粗产品分离提纯定性分析定量分析除杂质确定组成元素质量分析测定分子量结构分析实验式或最简式分子式结构式每一个操作步骤是怎样完成的呢?一、有机物的分离与提纯•物质的分离与提纯方法有：过滤、蒸发、结晶、萃取、分液、蒸馏、层析等•物质分离提纯的原则：不增、不减、易分、复原•思考：如何从工业乙醇中获得99.5%的无水乙醇？•请同学们设计：提纯粗盐（杂质为氯化镁）的实验方案含杂质的工业乙醇95.6%工业乙醇99.5%无水乙醇蒸馏蒸馏加吸水剂二、有机物组成的研究•如何确定有机物的组成元素？（定性分析）•有机物燃烧后，各元素对应的产物为：C→CO2H→H2OCl→HCl•思考：如果某有机物完全燃烧后若产物只有CO2和H2O，其组成元素可能有什么？•可能为C、H或C、H、O•如何判断该有机物中是否含有氧元素？•先求出产物中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，若两者相等原有机物组成中不含氧；否则，原有机物的组成中含氧。有机物的定性分析和定量分析•1831年，李比希提出了测定有机化合物中碳、氢元素质量分数的方法。其基本原理是什么？•什么是钠融法？•铜丝燃烧法可以确定有机物是否含有。•现代元素分析法：元素分析仪的工作原理•课堂练习：1、实验测得某碳氢化合物A中含碳80%，含氢20%，求该化合物的实验式（最简式）。又测得该化合物的相对分子质量为30，求该化合物的分子式。卤素课堂练习2.某有机物在氧气中充分燃烧，生成的水蒸气和二氧化碳的物质的量之比为1：1，由此可以得出的结论是：A、该有机物中C、H、O的原子个数比为1：2：3B、分子中C、H的原子个数比为1：2C、有机物中必定含有氧D、有机物中必定不含有氧3.取8g某有机物（相对分子质量为32）在氧气中完全燃烧，生成物中只有11gCO2和9gH2O1）该有机物是否含有氧元素？2）请确定该有机物的分子式3）若误服该有机物会使人中毒失明甚至死亡，请写出该有机物的结构简式。课堂小结有机物的分离与提纯有机物组成的研究燃烧法确定元素构成钠融法确定N、Cl、Br、S等铜丝燃烧法确定卤素元素仪分析法科学家怎样研究有机物有机物结构的研究有机化学反应的研究作业布置1.吗啡是严格查禁的毒品，吗啡的组成中，碳元素的质量分数为71.58%，氢元素的质量分数为6.67%，氮元素的质量分数为4.91%，其余为氧元素，已知吗啡的相对分子质量不超过300，请求出吗啡的相对分子质量并确定吗啡的分子式。2.P14/2、3三、有机化合物结构的研究•1831年李比希提出的基团理论启发、引导化学家们对有机化合物分子结构与性质之间的关系展开研究，如今我们学习过那些方法对有机化合物进行分类？•根据有机化合物的来源分类：天然有机化合物和合成有机化合物•根据有机化合物分子中碳的骨架分类：•根据有机化合物官能团分类：什么是官能团？什么是烃的衍生物？有机化合物链状化合物环状化合物脂环化合物芳香化合物按官能团对有机化合物进行分类知识升华•官能团：是指决定化合物化学特性的原子或原子团。•烃的衍生物：是指烃分子里的氢原子被其他原子或原子团取代所生成的一系列新的有机化合物。•课堂练习：指出下列有机物各属于哪一类别：OHHOC2H5COOHHCOHHCOOC2H5COOHCHH2C测定有机化合物的组成和结构的分析方法1.核磁共振氢谱：氢原子核具有磁性，如用电磁波照射氢原子核，它能通过共振吸收电磁波能量，发生跃迁。用核磁共振仪可以记录到有关信号。有机物分子中的氢原子核，所处的化学环境（附近的基团）不同，表现得核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置（化学位移，符号为δ)也就不同。如乙醇和甲醚的谱图（P9图1-9）OCCHHHHHHHOHCCHHHHH测定有机化合物的组成和结构的分析方法2.红外光谱：•利用有机化合物分子中不同基团的特征吸收频率不同，测试并记录有机化合物对一定波长范围内的红外光吸收情况。根据对红外光谱的分析，可以初步判断有机化合物中具有那些基团。（P9图1-1）•课堂练习：某有机物由C、H、O三种元素组成，它的红外光谱表明有O-H键和烃基C-H键的红外吸收峰，且烃基与羟基上氢原子个数比为2：1，它的相对分子质量为62，试写出该有机化合物的结构简式。测定有机化合物的组成和结构的分析方法3.质谱法：测定有机化合物的相对分子质量用高能电子流轰击样品，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子，在磁场的作用下，由于它们的相对质量不同而使其到达检测器的时间也先后不同，其结果被记录为质谱图。•课堂练习：实验表明，许多咖啡喝可乐饮料中含有兴奋物质咖啡因。经实验测定咖啡因分子中含各元素的质量分数是：碳49.5%、氢5.20%、氧16.5%、氮28.9%，其摩尔质量为194.1g/mol，你能确定它的分子式吗？•作业布置：P14/5、P15/2、4、5资料卡：手性分子手性分子结构图手性碳原子•连结四个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。α–氨基酸都是手性分子课堂练习1.下列化合物中含有手性碳原子的是()A.CCl2F2B.CH3CH2OHC.D.2.指出手性碳原子：CH3－CH－COOHOHCH2－OHCH－OHCH2－OHCH3－CH－COOHNH2CHOHCBrClCHBrClCOOH归纳小结科学家怎样研究有机物有机物的分离与提纯有机物组成的研究有机物结构的研究核磁共振氢谱红外光谱质谱法手性分子—手性碳—对映结构有机化学反应的研究结合方式—共价键基团理论现代结构研究法四、有机化学反应的研究•在60年代中期，科里创造了逆合成分析的原理，并提出了合成子和切断这两个基本概念。他的方法是从合成产物的分子结构入手，采用切断（一种分析法，这种方法就是将分子的一个键切断，合分子转变为一种可能的原料）的方法得到合成子（在切断里得到的概念性分子碎片，通常是个离子）这样就获得了不太复杂的可以在合成过程中加以装配的结构单元。•科里的合成方法和理论开创了计算机辅助有机合成的新纪元。伊莱亚斯.科里甲烷与氯气取代的机理ClClClCHHHH光照Cl+Cl+CHHHHClClCl+ClCHHHCl化合物分子在光或热等条件下，共价键发生均裂，形成具有很强反应活性的单电子原子或基团，它们可与其他反应物分子作用，生成新的游离基，引发链式反应。运用同位素示踪法研究化学反应过程•将乙酸乙酯与H218O混合后，加入稀硫酸作催化剂，乙酸乙酯在加热条件下将发生水解反应下面是该反应的化学方程式：1.根据产物中18O的分布情况，你能判断出乙酸乙酯在反应过程中有哪些共价键发生了断裂？2.同位素示踪法研究化学反应是运用了同位素的那些性质？•放射性CH3-C-O-CH2-CH3O+H218O硫酸CH3-C-O-18O-HO+CH3-CH2-OH运用同位素示踪法研究化学反应过程3.你知道同位素示踪法可研究其他化学反应吗？请举例说明。•课堂练习1用CH3COOH与H18OC2H5在酸性催化下发生酯化反应，18O存在于那种产物中？•课堂练习2的可逆反应平衡后，充入18O2，问过一段时间重新建立新平衡后，18O存在那些物质中？•1.18O存在于酯中2.18O存在于所有物质中（SO2、SO3、O2中）2SO2+O22SO3归纳小结科学家怎样研究有机物有机物的分离与提纯有机物组成的研究有机物结构的研究有机化学反应的研究甲烷与氯气取代的机理同位素示踪法不对称合成有机物分子式确定的基本方法各组成元素的质量分数各组成元素的质量各组成元素的质量比1mol有机物燃烧生成产物的量质量和物质的量相对密度化学反应标况下密度最简式摩尔质量相对分子质量分子式确定有机物结构式的方法解题思路特征反应推知官能团的种类反应机理推知官能团的位置计算解析推知官能团的数目产物结构推知碳架结构化学性质、核磁共振氢谱、红外光谱确定有机物的结构4、教学必须从学习者已有的经验开始。——杜威5、构成我们学习最大障碍的是已知的东西，而不是未知的东西。——贝尔纳6、学习要注意到细处，不是粗枝大叶的，这样可以逐步学习摸索，找到客观规律。——徐特立7、学习文学而懒于记诵是不成的，特别是诗。一个高中文科的学生，与其囫囵吞枣或走马观花地读十部诗集，不如仔仔细细地背诵三百首诗。——朱自清8、一般青年的任务，尤其是共产主义青年团及其他一切组织的任务，可以用一句话来表示，就是要学习。——列宁9、学习和研究好比爬梯子，要一步一步地往上爬，企图一脚跨上四五步，平地登天，那就必须会摔跤了。——华罗庚10、儿童的心灵是敏感的，它是为着接受一切好的东西而敞开的。如果教师诱导儿童学习好榜样，鼓励仿效一切好的行为，那末，儿童身上的所有缺点就会没有痛苦和创伤地不觉得难受地逐渐消失。——苏霍姆林斯基11、学会学习的人，是非常幸福的人。——米南德12、你们要学习思考，然后再来写作。——布瓦罗14、许多年轻人在学习音乐时学会了爱。——莱杰15、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。——列宁17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。——毛泽东18、只要愿意学习，就一定能够学会。——列宁19、如果学生在学校里学习的结果是使自己什么也不会创造，那他的一生永远是模仿和抄袭。——列夫·托尔斯泰20、对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机。——赞科夫21、游手好闲地学习，并不比学习游手好闲好。——约翰·贝勒斯22、读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，自然哲学使人精邃，伦理学使人庄重，逻辑学使人善辩。——培根23、我们在我们的劳动过程中学习思考，劳动的结果，我们认识了世界的奥妙，于是我们就真正来改变生活了。——高尔基24、我们要振作精神，下苦功学习。下苦功，三个字，一个叫下，一个叫苦，一个叫功，一定要振作精神，下苦功。——毛泽东25、我学习了一生，现在我还在学习，而将来，只要我还有精力，我还要学习下去。——别林斯基13、在寻求真理的长河中，唯有学习，不断地学习，勤奋地学习，有创造性地学习，才能越重山跨峻岭。——华罗庚52、若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。53、希望是厄运的忠实的姐妹。54、辛勤的蜜蜂永没有时间悲哀。55、领导的速度决定团队的效率。56、成功与不成功之间有时距离很短只要后者再向前几步。57、任何的限制，都是从自己的内心开始的。58、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴誉就很难挽回。59、不要说你不会做！你是个人你就会做！60、生活本没有导演，但我们每个人都像演员一样，为了合乎剧情而认真地表演着。61、所谓英雄，其实是指那些无论在什么环境下都能够生存下去的人。62、一切的一切，都是自己咎由自取。原来爱的太深，心有坠落的感觉。63、命运不是一个机遇的问题，而是一个选择问题；它不是我们要等待的东西，而是我们要实现的东西。64、每一个发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。65、再冷的石头，坐上三年也会暖。66、淡了，散了，累了，原来的那个你呢？67、我们的目的是什么？是胜利！不惜一切代价争取胜利！68、一遇挫折就灰心丧气的人，永远是个失败者。而一向努力奋斗，坚韧不拔的人会走向成功。69、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由信心跨出第一步。70、平凡的脚步也可以走完伟大的行程。71、胜利，是属于最坚韧的人。72、因害怕失败而不敢放手一搏，永远不会成功。73、只要路是对的，就不怕路远。74、驾驭命运的舵是奋斗。不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不停止一日努力。3、上帝助自助者。24、凡事要三思，但比三思更重要的是三思而行。25、如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。26、没有退路的时候，正是潜力发挥最大的时候。27、没有糟糕的事情，只有糟糕的心情。28、不为外撼，不以物移，而后可以任天下之大事。29、打开你的手机，收到我的祝福，忘掉所有烦恼，你会幸福每秒，