排列组合思维在同分异构中的运用,本论文可用于思维论文范文参考下载，思维相关论文写作参考研究。
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摘 要：俗话说“数、理、化”不分家,学科之间的相互渗透越来越多,化学学科在与理综的兄弟学科物理、生物之间在实际问题上联系的同时,也经常用到数学思维.数学是理科的基础科目,化学中有许多问题要用到数学知识来解决,所以在教学中可以引用数学中的一些思维方式来渗透到化学中来,学以至用,达到双赢的高度.
关键词：同分异构；排列；组合；思维；运用
有机化学同分异构体由于涉及到对称结构,空间立体构型等概念,比较抽象难以理解,历来都是学生感到困感的一类问题.在这介绍用排列的思维来解决有机化学同分异构体问题,在解题的实践中用这种思维方式解题可以达到事半功倍的效果.
首先来了解一下有机化学中有关同分异构的相关规则.
1 同分异构遵循的原理
1.1 “价键数”原理
在常见有机物分子中碳原子的价键数为4,氧原子和硫原子的价键数为2,氮原子的价键数为3,氢原子和卤原子的价键数为1,不足或超过这些价键数的结构一般是不存在的.
如图1中,最中间CH2的这个碳原子的价健数为5,是不可能存在的.
1.2 “等效碳” 和“等效氢”原则
具有对称位置的碳原子互为“等效碳”,连在同一种碳上相同碳原子也互为“等效碳”,当然连在互为“等效碳”的氢就称为“等效氢” .在计算同分异构体时不能重复计算.本文采用碳链式对“等效碳” 和“等效氢”进行分析：
在图2中,7个碳原子由于存在对称关系,1与1",2与2" 3与3"互为“等效碳”, 其实只有四种碳原子,每个碳没满四根键,即有四种氢原子；如果有一个氯原子要取代其中一个氢原子有几种方式呢?就像数学排列组合里1个小球放入4个不同盒子有几种放法 —— 有4种情况.
再如图3：6个碳原子中连在2号C的相同C有3个,即三个1号C为“等效碳”,但是2号C上已经四根键,不能连氢原子,所以有四种碳,只有三种氢；如果一个氯原子要取代其中一个氢原子有几种方式呢?就像数学排列组合里1个小球放入四个不同盒子有几种放法, 但是2号盒子放满了——有3种情况.
接下来了解一下有机化学中的同分异构现象的原因.
2 同分异构的几种类型
2.1 碳链异构
例1 分子式为C7H16有多少种同分异构体.
解析并判断,C7H16为烷烃.
第一步：写出最长碳链：C—C—C—C—C—C—C, 只有 1种.
第二步：去掉最长碳链中一个碳原子作为支链（即1个）,余下6个碳原子作为主链,如图4所示：不能放端点,也就是不能放1号和1" 号位置,那只有在2和3号位置选其一,故有 2种.
第三步：去掉最长碳链中的兩个碳原子可作为支链,余下5个碳原子作为主链,如图5所示.
（1）两个碳原子可作为两个支链（即2个）,不能放端点也就是1号和1"号位置可以选择2,2或2,3或2,2"或3,3组合,有 4种.
（2）两个碳原子也可作为一个支链（即1个乙基）,乙基只能选3号位置,只有 1种.
第四步,可以去掉最长碳链中的三个碳原子作为三个支链,余下4个碳原子作为主链,如图6所示.三个碳子可为3个支链（3个）,只能选择2,2,2"一种组合,所以只有 1种.
三个碳子也可为两个支链（1个和2个乙基）,由于没有3号碳,这种情况是不存在的.
所以C7H16总共有9种同分异构体.
对于同分异构体而言,碳链异构是最基本的,也是学习其他同分异构体的基石.
2.2 官能团位置异构
要注意每种官能团有其位置的特殊性,如羧基、醛基只能在端点；双键、三键要相邻的两个碳原子都有足够的键才能连；而卤原子和羟基则只要碳原子上的连接键没满4根就能连.
例2 分子式为C6H12的烯烃有多少种?
经分析上述的有机物均为6个碳,我们可以先写出如图7所示的6个碳的碳链结构.
烯烃含有C等于C,其实也就是C-C上再加一根连接键,只要相邻两个碳的连接键都没满4根,则都可以换成C等于C.
由于图7中①式没有碳原子满4根,可以选择1,2或2,3或3,3放置C等于C, 有 3种.
由于图7中②式没有碳原子满4根,可以选择1,2或2,3或3,4放置C等于C,有3种.
由于图7中③式没有碳原子满4根,可以选择1,2或2,3或3,4或4,5放置C等于C,故有4种.
由于图7中④式没有碳原子满4根,可以选择1,2或2,2放置C等于C,有 2种.
由于图7中⑤式2号碳原子满4根,不能用2号碳,那只能选择3,4放置C等于C,只有1种.
所以C76H12的烯烃总共有13种同分异构体.
2.3 官能团类型异构
如表1所示主要有：单烯烃与环烷烃；二烯烃与炔烃；醇和醚；醛与酮；羧酸与酯等.
3 排列组合思维在同分异构中的运用
例3 萘的二氯代物有多少种?
3.1 排列法
先编号,如图8所示,中间有2个碳原子上已满4根键,未进行编号.
萘的1,4,5,8等效,2,3,6,7等效.两个氯原子可以分（1,4,5,8）和（2,3,6,7）两组来排列.注意：图8中所编的8个碳原子都已有3根键都不能再连两个氯原子.
首先将1个氯原子固定在1号（或4,5,8）,另1个氯原子可选择情况如下：
接下将1个氯原子固定在2号（或3,6,7）,另1个氯原子不能再出现（1,4,5,8）：
所以萘的二氯代物共有10种同分异构体.
结论：关于对写作思维论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文思维论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
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