《数学模型系列》课程教学资源（PPT讲稿）分子模型

分子模型

分子模型

>2很多有机化合物的分子有多原子构成,具有很复 杂的结构,分子的不同结构对化合物的化学性质有很 大的影响,所以研究分子结构有很重要的意义,迄今 为止,人们还未能建立一种能刻划所有分子结构的理 论,但是人们已经成功地建立了一些分子结构的数学 模型,利用电子计算机得出某些新的化合物的新结构, 或事先用电子计算机给出某些新的化合物的结构造型, 然后指导人工合成这种新的化合物。 在这一讲中,我们介绍一种将某些关联密切的化多 合物的分子图的特性数量化,从而建立揭示这些分子 某种内在性质的数学模型,即对平面型碳氢化合物建 立某分子结构的模型

➢ 很多有机化合物的分子有多原子构成，具有很复 杂的结构，分子的不同结构对化合物的化学性质有很 大的影响，所以研究分子结构有很重要的意义，迄今 为止，人们还未能建立一种能刻划所有分子结构的理 论，但是人们已经成功地建立了一些分子结构的数学 模型，利用电子计算机得出某些新的化合物的新结构， 或事先用电子计算机给出某些新的化合物的结构造型， 然后指导人工合成这种新的化合物。 ➢ 在这一讲中，我们介绍一种将某些关联密切的化 合物的分子图的特性数量化，从而建立揭示这些分子 某种内在性质的数学模型，即对平面型碳氢化合物建 立某分子结构的模型

§1平面型碳氢化合物分子 平面型碳氢化合物是有机化学中一类很重 要又是较为简单的化合物。根据化合价和化合 键的理论,碳原子的化合价是4,氢原子的化 合价是1。在一个分子中一个碳原子通过4根化 合键与其它原子连结,而氢原子通过一根化合 键与其它原子连接。 所谓平面型碳氢化合物是完全由碳原子和 氢原子构成的化合物,构成分子的各原子大体 分布在同一平面上。这类化合物具有一定的特 点,经抽象和简化可归纳为以下假设:

§1平面型碳氢化合物分子 ➢ 平面型碳氢化合物是有机化学中一类很重 要又是较为简单的化合物。根据化合价和化合 键的理论，碳原子的化合价是4，氢原子的化 合价是1。在一个分子中一个碳原子通过4根化 合键与其它原子连结，而氢原子通过一根化合 键与其它原子连接。 ➢ 所谓平面型碳氢化合物是完全由碳原子和 氢原子构成的化合物，构成分子的各原子大体 分布在同一平面上。这类化合物具有一定的特 点，经抽象和简化可归纳为以下假设：

(H1)构成分子的各个原子落在一个 平面上。分子中的各原子是连通的,即 分子中任何两个原子总可以通过某些化 合键和其它原子之间的链连接起来; H2)分子中的每一个碳原子与三个 相邻的原子用化合键连接,键长相等; >(H3)由同一碳原子出发的所有相邻 键之间的夹角为(见图1)

➢ （H1）构成分子的各个原子落在一个 平面上。分子中的各原子是连通的，即 分子中任何两个原子总可以通过某些化 合键和其它原子之间的链连接起来； ➢ （H2）分子中的每一个碳原子与三个 相邻的原子用化合键连接，键长相等； ➢ （H3）由同一碳原子出发的所有相邻 键之间的夹角为（见图1）

C H C H C H

C,H C,H C,H C,H 图 1

由于碳的化合价是4,氢的化合价是1,又由于 平面碳氢化合物中的一个碳原子只能与周围三个原 子用键相连,此原子发出的键中有且只有一根双键 又因氢的化合价为1,此双键只能与另一碳原子相连 接,另外两根单键与另外两个原子相连接,这两个 原子既可能是氢原子,也可能是碳原子。 图2和图3给出了两种最常见的平面型碳氢化合 物--(C6H。和萘(C108)的分子图形

➢ 由于碳的化合价是4，氢的化合价是1，又由于 平面碳氢化合物中的一个碳原子只能与周围三个原 子用键相连，此原子发出的键中有且只有一根双键。 又因氢的化合价为1，此双键只能与另一碳原子相连 接，另外两根单键与另外两个原子相连接，这两个 原子既可能是氢原子，也可能是碳原子。 ➢ 图2和图3给出了两种最常见的平面型碳氢化合 物-----苯（ C6 H6 ）和萘（ C10H8 ）的分子图形

H C H H C C H H C 图 2

C H C H C H H C C H C H 图 2

H H 2, C H C H H H

H C C C C C C C C C C H H H H H H H 图 3

2图和矩阵模型 2a分子简图 >/将平面型碳氢化合物的分子图作 些简化。首先,去掉氢原子及其相应的 单键;然后将双键也简化作为单键,得 到一个只保留碳原子和碳-碳键且不区分 单双键的分子简图,又称为“骨架图” >图4给出了一系列平面型碳氢化合 物分子的骨架图。图中的顶点表示碳原 子,边表示碳-碳键

§2图和矩阵模型 2.a 分子简图 ➢ 将平面型碳氢化合物的分子图作一 些简化。首先，去掉氢原子及其相应的 单键；然后将双键也简化作为单键，得 到一个只保留碳原子和碳-碳键且不区分 单双键的分子简图，又称为“骨架图”。 ➢ 图4给出了一系列平面型碳氢化合 物分子的骨架图。图中的顶点表示碳原 子，边表示碳-碳键

乙烯 丁二烯

苯 萘 蒽 乙烯 丁二烯 己烯