发布时间 : 星期日 文章化学刘奉岭教授 - 图文更新完毕开始阅读
7-4 B是否具有芳香性？为什么？
解析：本题难点在于推出A的结构式，这可从对称性和芳香性两方面考虑。因为化合物A有三种不同化学环境的氢，其数目比为6:3:1，说明化合物A具有C3轴，且其二价阴离子C具有芳香性，根据分子式(C10H10)可以推出A的结构式为：
根据A很容易推出B为（只画出一种即可）：
或
因此C为（只画出一种即可）：
2-
2-
若画成 不完全正确，只能得该题分数的一半。
对于7-4，则是考察芳香性的知识，答案为：
B不具有芳香性。
因为不符合4n + 2规则。
例题2（09年全国初赛题第8题第8-1小题）化合物A是一种重要化工产品，用于生产染料、光电材料和治疗疣的药物等。A由第一、二周期元素组成，白色晶体，摩尔质量114.06 g/mol，熔点293oC，酸常数pKa1 = 1.5，pKa2 = 3.4；酸根离子A2?中同种化学键是等长的，存在一根四重旋转轴。 (1) 画出A的结构简式。
(2) 为什么A2?离子中同种化学键是等长的？ (3) A2?离子有几个镜面？
解析：本题难点在于推出A的结构式，这可根据对称性和相对分子质量及酸的性质推出。该酸是二元酸，且酸根离子A2?中同种化学键是等长的，存在一根四重旋转轴，那么酸中含4个氧原子，2个氢原子和4个第二周期的某种原子，根据摩尔质量114.06 g/mol可以计算得出这种原子是碳。因此A结构式为：
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HOOHOAO
为什么该酸根离子中同种化学键等长，这可由其结构说明，一般这种情况存在离域大π键，因此答案是A2-环内的π电子数为2，符合4n + 2规则，具有芳香
10性，π电子是离域的，可记为?8，因而同种化学键是等长的。
A2?离子有几个镜面的问题，比较容易看出来，但要注意平面型分子，分子本身所在平面也是一个镜面！因此该离子有5个镜面。
例题3（07年全国初赛题第1题第4-8小题）2003年5月报道，在石油中发现一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想膜板。该分子的结构简图如下： 4 该分子的分子式为： 5 该分子有无对称中心？
6 该分子有几种不同级的碳原子？ 7 该分子有无手性碳原子？ 8 该分子有无手性？
CCCCCCCCCCCC
解析：本题是考查分子对称性与手性的关系，并纠正有手性碳就一定是手性分子这样一个错误的概念。由于该分子具有对称中心，上下部分是完全等同的，因此可以数出上面有13个碳原子，15个氢原子，故该分子的分子式为：C26H30（实际上如果对对称性很熟悉，还可以找到其他对称元素，求分子式可以更简单。）；该分子有对称中心；根据对称性可以知道若分子有对称中心、对称面或映轴Sn，则分子无手性，但手性碳原子是指一个碳原子连接4个不同的原子或基团，因此图中标出的碳原子就是手性碳原子，故该分子有手性碳原子，但无手性。另外，由于分子中的碳原子，有只与碳连接的，有接3个碳原子1个氢原子的，有接2个碳原子2个氢原子的，因此该分子有3种不同级的碳原子。
例题4（08年全国初赛题第7题第1，2小题）AX4四面体 (A为中心原子，如硅、锗；X为配位原子，如氧、硫) 在无机化合物中很常见。四面体T1按下图所示方式相连可形成一系列“超四面体”（T2、T3···）：
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T1 T2 T3
1. 上图中T1、T2和T3的化学式分别为AX4、A4X10和A10X20，推出超四面体T4的化学式。
2. 分别指出超四面体T3、T4中各有几种环境不同的X原子，每种X原子各连接几个A原子？在上述两种超四面体中每种X原子的数目各是多少？ 解析：本题通过对称性考查有几种不同的原子。对于本题的四面体或超四面体（T2、T3、T4、T5······）都具有正四面体的对称性。因此可以利用正四面体的对称性去解决问题。
对第1小题可以分层来讨论，从最上面一层1个四面体，到第二层3个，第三层6个，第四层10个，第五层15个，······，每一个四面体中有一个A原子，X原子分层计算其数目也是1，3，6，10，15，21······，只是比四面体数多一层，因此超四面体T4中有A原子：1+3+6+10=20个，有X原子：1+3+6+10+15=35，超四面体T4的化学式为：A20X35。
对于第2小题环境相同的原子就是在对称操作作用下位置能够互换的原子，因此对X原子来说，4个顶点上的原子能够在对称操作作用下互换位置，是一种环境；根据对称性，距离顶点相同（指每个X原子自己最近的顶点，下同）的棱上原子是环境相同一类；同样，根据对称性，距离顶点相同的面上原子是环境相同一类，距离顶点相同的内部原子是环境相同一类。另外，还可以看出顶点上的X原子连接1个A原子，棱上的X原子连接2个A原子，面上的X原子连接3个A原子，内部的X原子连接4个A原子。
基于上面的讨论，T3超四面体中，有3种不同环境的X原子；其中4个X原子在顶点上，所连接A原子数为1；12个X原子在超四面体的边上，所连接A原子数为2；4个原子在超四面体的面上，所连接A原子数为3。
T4超四面体中有5种不同环境的X原子。其中4个X原子在顶点上，所连接A原子数为1；12个X原子在超四面体的边上但不在边的中心，所连接A原子数为2；6个X原子在超四面体的边的中心，所连接A原子数为2；12个原子在超四面体的面上，所连接A原子数为3；1个在超四面体的中心，所连接A原子数为4。
第五节 分子间作用力
一、分子间作用力概述 1. 概述
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分子间作用力是除化学键外, 基团或分子间相互作用的总称。它是由荷兰物理学家范德华(Van der Waals)最早提出的, 所以又称为范德华力。目前, 一般认为分子间作用力包括范德华力, 但比范围要广。
分子间力比化学键要弱得多, 约小一两个数量级, 大多数分子间作用能在10kJ/mol以下, 但作用的空间范围比化学键要大, 约为0.3～0.5nm, 这种作用力一般没有方向性和饱和性。
分子作用力实质上仍是静电相互作用, 它是气体分子可以凝聚成液体或固体的原因。
2. 范德华力的分类
静电力 极性分子有偶极矩, 偶极子之间存在静电相互作用, 这种分子间的相互作用称为静电力。
诱导力 极性分子的偶极矩会诱导临近分子, 使其电荷发生位移, 产生诱导偶极子, 偶极子和诱导偶极子之间存在吸引作用, 这种分子间的相互作用称为诱导力。
色散力 由于电子和原子核的运动, 使非极性分子存在瞬间偶极矩, 产生的瞬间偶极矩会诱导临近分子, 使其产生诱导偶极矩, 诱导偶极矩之间存在吸引作用, 这种分子间的相互作用称为色散力。
静电力和诱导力只存在于极性分子之间, 色散力不管是极性分子还是非极性分子之间都存在。这些作用力不仅存在于分子之间, 而且还存在于同一分子内的不同原子或基团之间。对范德华力来说, 除个别极性很大的分子外(如H2O), 一般来说色散力是主要的，其大小与分子的相对质量有关, 分子的相对质量越大色散力也越大。分子间作用力的大小主要影响分子的物理性质, 如物体的状态等。
3. 分子间作用力的常见类型
①范德华力 包括静电力、诱导力和色散力；
②静电作用 包括盐键, 离子-偶极作用及偶极子-偶极子作用等; 如-COO-…+H3N-作用就是盐键；
③氢键 包括常规氢键及非常规氢键； ④M-L配位键 各种形式的配位键； ⑤?···?堆叠作用 包括面对面及边对面等形式； ⑥势阱力 如六六六的三种异构体?、?、?的偶极矩分别为7.07×10-30、0、 9.04×10-30 C·m，但当用固定相为乙二醇的色谱分离时，最后出来的是异构体?，说明异构体?与乙二醇分子的相互作用存在势阱力；
⑦疏水亲脂效应 它既包括能量因素也包括熵的因素, 从能量角度看, 溶液中疏水基团或油滴相互聚集, 将增加溶液中水分子的氢键数量, 使体系能量降低。
4. 分子的大小和形状
与分子间作用力密切相关的另一个问题是分子的大小和形状。两个分子间的作用势能随着其质心间的距离而变化。当两个分子相互接近，吸引力与排斥力达到平衡时，体系能量最低。此时分子间保持一定接触距离，即分子占有一定的体积。相邻分子间的边界是由范德华半径（以下简称范氏半径）决定的。范氏半径就是相邻分子相互接触的原子所表现出来的半径。它比原子的共价半径大，而且变动范围大，即守恒性差。例如H(120pm), F(147pm), Cl(175pm), Li(182pm)。由于原子在空间排布上具有方向性, 分子本身有时也会发生扭变, 因而分子具有一定的形状。如果能够测定分子的结构, 了解分子内部的键长、键角及扭角等有关的构型和构象参数, 即可搭出分子骨架。再考虑有关原子（或基团）的范氏半径, 就可搭出分子的立体模型得到分子的大小和形状, 以便研究分子的某些性质。
在固体或液体中, 分子间作用力的存在, 一方面使分子中各原子都占有一定的体积, 都有一定的作用范围，要考虑它们之间的空间阻碍效应。另一方面要考虑分子间尽可能进行密堆积, 以降低体系的能量, 使分子充分利用空间而不
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