五常市第二中学 黑龙江 哈尔滨 150200
摘 要：本文研究的是不饱和度应用的三个新拓展，一是利用不饱和度确定有机物某原子数目的最值问题；二是利用不饱和度确定有机中相关基团的关系；三是将不饱和度推广到无机分子结构，突破了不饱和度囿于有机的局限，使不饱和度具有更广泛的应用范围。所举实例佐证恰当适宜，便于解释、理解和诠释。
关键词：不饱和度 原子数 无机分子结构
不饱和度又称缺氢指数，是有机化学的重要概念之一。不饱和度经常涉及的元素主要有C、H、O、N、Cl等，因而不饱和度的公式有以下几种常见的形式：
1.烃类CxHy，Ω=。
2.含氧衍生物CxHyOz，Ω=。
3.卤代烃CxHyXz，Ω= 。
4.含氮衍生物CxHyNz，Ω= 。
若某有机化合物分子中C、H、O、N、Cl等元素均有，只要将上面的几个公式综合使用就可。
我们常常应用不饱和度来处理很多有机问题，比如由有机物的键线式确定化学式、书写或判断同分异构体、确定有机物可能的结构单元以及在有机合成中推断产物的可能结构等等。在长期的教学实践中，我们发现不饱和度的应用还很多，下面就不饱和度的应用再拓举几个实例。
一、确定有机物中某原子数目的最值
例1：（1）由2个C原子、1个O原子、1个N原子和若干个H原子组成的共价化合物，氢的原子数目最多为_____个，试写出其中一例的结构简式_____。
（2）若某共价化合物分子中只含有C、N、H三种元素，且以n（C）和n（N）分别表示C和N的原子数目，则氢原子数目最多等于_____。
（3）若某共价化合物分子中只含有C、N、O、H四种元素，且以n（C）、n（N）和n（O）分别表示C、N和O的原子数目，则氢原子数目最多等于_____。
解析：（1）由C、N、O、H四种元素组成的有机物，分子式为CxHyOwNz其不饱和度Ω= , 依题意有x=2、z=1，不饱和度与氧元素无关，所以，y=7-2Ω。不饱和度的取值范围为0、1、2、3……全体自然数，要使y取最大，Ω只能取最小值0，y的最大值为7，该有机物的分子式为C2H7ON，很容易写出其一个结构简式：H2N—CH2—CH2—OH。
（2）由不饱和度公式Ω= , 有y=2x+z+2-2Ω，当Ω=0时，y取最大值为：2x+z+2，即2n(C)+n(N)+2。
（3）由于氧元素对不饱和度无影响，所以y的最大值仍然为：2x+z+2，即2n（C）+n（N）+2。
二、确定有机物中相关基团的关系
例2：烷烃分子中的基团有－CH3 、－CH2－ 、－CH－ 、－ －四种，其数目分别为a、b、c、d ，对烷烃（CH4除外）中存在的关系作讨论：
（1）下列说法正确的是_____（填编号）
A. a的数目与b的数目的大小无关
B. c增加1，a就会增加3
C. d增加1，a就会增加2
D. b增加1，a就会增加2。
（2）四种基团的关系为a=_____（用a、b、c、d表示）
（3）若某烷烃分子中，b=c=d=1，则满足此条件的该分子结构式可能有_____种，写出其中一种名称_____。
解析：因四种基团－CH3 、－CH2－CH、－ －的数目分别为a、b、c、d，可以确定该烷烃分子中C原子数目为a+b+c+d，H原子数目为3a+2b+c。
假如该烃为饱和直链烷烃，分子通式为CnH2n+2，不饱和度Ω=0所以有2（a+b+c+d）+2=3a+2b+c，整理得：a= c+2d+2。
假如该烃为环烷烃，分子通式为CnH2n，不饱和度Ω=1所以有2（a+b+c+d）=3a+2b+c，整理得：a=c+2d。
由上式a=c+2d+2或a=c+2d知，a与b无关，A正确，D错误。c增加1，a只增加1，B错误。d增加1，a会增加2，C正确。选A、C。
满足b=c=d=1的直链烷烃分子式为C8H18，其同分异构体有3种；而满足b=c=d=1的环烷烃分子式为C6H12，其结构只有一种。命名这里不做赘述。
三、确定某些无机分子的结构
先以H2SO4为例。若用不饱和度来分析，由于O与S是同一主族元素，把H2SO4中S看成O，则H2SO4的不饱和度Ω=0，也就是说，H2SO4分子结构中只有单键，并无双键或
三键。我们不难写出H2SO4的结构式HO-S-OH或HO-S-
OH。
从价层电子对互斥理论（VSEPR）可知，SO42-价层电子对数是4，属于sp3杂化，无孤对电子，空间构型为四面体，
H2SO4的分子结构可以写成HO-S-OH或HO-S-OH，中
心原子S与非羟基氧形成的是配位键，且是S提供孤对电子，O提供空轨道，也叫反馈π键。可见，用不饱和度和价层电子对互斥理论两个不同的角度来分析H2SO4的结构，其结果是一致的。由于反馈π键的本质就是双键，所以，H2SO4的
结构式就写成HO-S-OH形式。
再分析一下HCN。HCN的不饱和度Ω=2，就是说，HCN分子结构中有一个三键或者是两个双键，由于H与C或N不能形成双键或三键，那么，只有C与N之间形成三键，即HCN的结构式为H-C≡N。大家知道，CN—与N2及CO均为等电子体，N2的结构式为N≡N，则CN—及CO的结构分别为（C≡N）—、C≡O。不难发现，用不饱和度与运用等电子体原理来确定某些无机分子的结构，也是吻合的。
论文作者:张东晓
论文发表刊物:《素质教育》2019年8月总第317期
论文发表时间:2019/7/5
标签：饱和度论文; 原子论文; 烷烃论文; 数目论文; 有机物论文; 双键论文; 分子论文; 《素质教育》2019年8月总第317期论文;