烷烴的計(jì)數(shù)問題(數(shù)競(jìng)生眼中的有機(jī)化學(xué)——組合計(jì)數(shù))(part 2 標(biāo)碳和標(biāo)鍵的烷烴計(jì)數(shù))
part1請(qǐng)見:

本篇討論標(biāo)碳和標(biāo)鍵的烷烴計(jì)數(shù)。
先講所謂標(biāo)碳,這指的是將一個(gè)C原子視作是特殊的。這是我們進(jìn)行計(jì)數(shù)的起點(diǎn),否則這個(gè)問題就無從下手。
我們?cè)O(shè)標(biāo)碳n烷的數(shù)量為Un.對(duì)于這個(gè)特殊的C原子,考察它的四個(gè)共價(jià)鍵。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它連接了四個(gè)烷基。而烷基的計(jì)數(shù)是我們上篇所討論過的。這樣一來事情就好辦了。

設(shè)四個(gè)烷基是a,b,c,d基(a≤b≤c≤d),則:
若a,b,c,d互不相等,Un=AaAbAcAd
若有兩個(gè)相等,例如a=b,則將AaAb換為1/2Aa(Aa+1)
若有三個(gè)相等,例如a=b=c,則將AaAbAc換為1/6Aa(Aa+1)(Aa+2)
若a=b=c=d,Un=1/24Aa(Aa+1)(Aa+2)(Aa+3)
上述公式證明可以仿照part1,這里不再贅述。
通過把Un計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)化到An,我們就解決了這個(gè)問題。
例如,我們來求U4:

應(yīng)該指出,標(biāo)碳烷烴和烷烴計(jì)數(shù)不是一回事。例如,0003型實(shí)際上包括一個(gè)正丁烷和一個(gè)異丁烷,0012型也是正丁烷,0111型是異丁烷。但在我們的標(biāo)準(zhǔn)中它們都是不同類的。

標(biāo)鍵的定義與標(biāo)碳是類似的,將一個(gè)鍵視作特殊的,其兩側(cè)視作兩個(gè)烷基。同學(xué)們可自行推導(dǎo)計(jì)算公式。
設(shè)標(biāo)鍵n烷數(shù)量為Vn,我們還是以V4為例:

這樣,標(biāo)鍵的問題我們也解決了。
有些同學(xué)可能要問了:既然標(biāo)碳與標(biāo)鍵和烷烴計(jì)數(shù)不是一回事,那我們干嘛要數(shù)它呢?
在下一個(gè)part我們將揭開它們之間千絲萬縷的聯(lián)系,敬請(qǐng)期待( ˙?˙ )

課后作業(yè):1.證明Un的公式,找出Vn的公式
2.試計(jì)算U5和V5
3.思考:如果C-C之間不僅限于單鍵,你又能得出什么結(jié)論?
好的,今天的組合計(jì)數(shù)小課堂就到這里,順祝學(xué)習(xí)進(jìn)步!( ˙?˙ )