分子球棍模型的使用(三)
化学分子结构的三维模型
化学分子结构的三维模型化学分子结构的研究对于理解分子性质和化学反应机制具有重要意义。
传统的平面图只能提供分子的二维结构信息，而无法准确描述分子的空间排列。
为了更好地展示分子结构，化学家们发展出了各种三维模型。
本文将介绍几种常见的化学分子结构的三维模型以及它们的使用方法。
一、简化球棍模型简化球棍模型是最基本的三维模型形式。
它由球形表示原子，棍状连接表示化学键。
这种模型简单直观，可以清楚地展示分子的空间构型。
在构建简化球棍模型时，我们需要确定原子种类、原子间的键类型和键的长度。
一种常见的简化球棍模型软件是Jmol，通过输入化学式和键的信息，它可以生成相应的三维模型。
二、空间填充模型空间填充模型通过在球棍模型的基础上添加了原子半径，使得分子更加真实地呈现出来。
空间填充模型中，原子球的大小根据原子半径确定，分子中原子之间的重叠可以很直观地观察到。
由于空间填充模型较为复杂，常用的软件有PyMOL和VMD等专业分子模拟软件，它们可以通过输入分子坐标和半径的信息生成具体的空间填充模型。
三、球棍加颜色模型球棍加颜色模型是在球棍模型的基础上，为原子和棍状连接添加不同的颜色，用来表示原子的种类和性质。
根据元素周期表，不同的原子可以被赋予不同的颜色，例如氢原子可以用白色表示，氧原子可以用红色表示。
通过这种模型，可以更好地理解分子中各个原子的相互作用及元素组成。
同样地，软件Jmol和PyMOL都支持生成球棍加颜色模型。
四、立体投影模型立体投影模型是通过将分子投影到平面上来描述分子的结构。
在立体投影模型中，分子的平面结构和空间构型都可以展现出来，更有利于观察分子的立体性质。
根据投影的不同方式，立体投影模型可以分为Newman投影、Fischer投影和锥形投影等。
在有机化学中，Fischer 投影是一个常用的表示手性分子的方法。
这种模型可以手绘，也可以通过分子模拟软件进行绘制和展示。
总结：化学分子结构的三维模型对于理解分子性质和化学反应机制具有重要意义。
甲烷乙烷丙烷球棍模型
甲烷乙烷丙烷球棍模型甲烷、乙烷和丙烷是我们生活中常见的有机化合物。
它们是碳氢化合物，由碳原子和氢原子组成。
为了更好地理解这些分子的结构和属性，科学家们发展了一种称为球棍模型的表示方法。
这种模型通过使用球体代表原子，以及棍子代表化学键来描绘分子的三维结构。
在本文中，我们将深入探讨甲烷、乙烷和丙烷的球棍模型，了解它们的结构和性质。
一、甲烷（CH4）甲烷是最简单的烷烃，也是天然气的主要成分之一。
它由一个碳原子和四个氢原子组成。
在球棍模型中，我们可以用一个球体代表碳原子，四根棍子从碳原子上延伸，每根棍子连接一个氢原子。
这种球棍模型直观地展示了甲烷分子的结构，碳原子位于中心，四个氢原子均匀地环绕在周围。
甲烷分子具有高度对称性，所有碳-氢键的长度都相等，所有氢原子的角度也都相等。
这种高度对称的结构使得甲烷具有稳定的性质，它是一种无色、无味、无臭的气体。
由于甲烷分子中碳原子与周围的氢原子之间共享电子，它具有较强的上向键电子云，这使得甲烷分子在化学反应中不太活泼。
二、乙烷（C2H6）乙烷是由两个碳原子和六个氢原子组成的烷烃。
与甲烷相比，乙烷的球棍模型稍微复杂一些。
我们可以用两个球体分别代表两个碳原子，然后用棍子将它们连接起来。
每个碳原子还连接了三个氢原子，这些氢原子通过棍子与碳原子相连。
乙烷分子的结构也具有一定的对称性，两个碳-碳键的长度相等，以及周围氢原子的排列相对对称。
然而，与甲烷不同的是，乙烷分子的结构更加灵活，碳原子和氢原子之间可以自由旋转。
这种结构的灵活性使得乙烷在化学反应中具有更大的活性。
乙烷是一种无色、无味的气体，通常作为燃料在工业和家庭中使用。
三、丙烷（C3H8）丙烷是由三个碳原子和八个氢原子组成的烷烃。
与甲烷和乙烷相比，丙烷的球棍模型更加复杂。
我们可以用三个球体来代表三个碳原子，并使用棍子将它们连接起来。
每个碳原子除了与相邻的碳原子相连外，还连接了三个氢原子。
丙烷分子的结构相对复杂，由于存在三个碳原子，它的形状更加不规则。
7.5实验活动8搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点（课件ppt24页）
二氯甲烷结构式
二氯甲烷不存在同分异构体
二氯甲烷球棍模型
新课讲解
3.分子中含有4个碳原子的烃可能有多少种结构？尝试用
球棍模型进行探究
粗盐
4个碳原子的烷不烃溶有性：丁烷、异杂丁质 烷，结构简式 泥沙
分别为：CH3-CH2-CH2-CH3; CH3-CH(CH3)-CH3。
丁烷
异丁烷
新课讲解
4个碳原子的单烯烃有：1-丁烯、2-丁烯、2-甲基丙 烯、1,3-丁二烯。结构简式CH2=CH-CH2-CH3; CH3-CH=CH-CH3;CH3-C(CH3)=CH2， CH2=CH-CH=CH2 4个碳原子的炔烃有：1-丁炔、2-丁炔、 1,3-丁二炔,其结构简式分别为 CH≡C-CH2-CH3;CH3-C≡C-CH3; CH≡C-C≡CH
新课讲解
5、某烃的一氯代物只有两种，二氯代物有四
种，则该烃是（ D）
A .甲烷
B. 异戊烷
C. 2－甲基丙烷 D. 丙烷
新课讲解
6、把2-丁烯（CH3-CH=CH-CH3）跟溴水作用，其
产物主要是 ( C ) A 、1，2-二溴丁烷
B 、2-溴丁烷
C、2，3-二溴丁烷 D、1，1-二溴丁烷
课堂小结 有机物化合物结构的特点
新课讲解
乙炔
分子式 C2H2
乙炔
结构式 H一C≡C一H
结构特点 直线结构。分子里有碳-碳叁键(其中含两个不牢固的共价键) , 键与键之间的夹角是180° , 是直线型分子。两个不牢固的共 价键易断裂。
新课讲解
乙炔分子的球棍模型搭建 注意：是直线型分子，分子里每个C 和H形成一个C-H键，碳和碳之间通 过叁键链接(其中含两个不牢固的共价 键) , 键与键之间的夹角是180° 。
球棍模型知识点总结
球棍模型知识点总结球棍模型是一种用于描述多原子分子的结构和性质的简化模型。
它假设分子由一系列质点（原子）构成，这些质点通过弹簧相互连接。
球棍模型可以用于研究分子的力学性质、振动特性、热力学性质等，是化学、生物、材料科学等领域中广泛使用的理论工具。
1. 原子模型在球棍模型中，原子被简化为质点，忽略了原子的内部结构和电子云。
原子的质量和位置是球棍模型中的基本参数，通常用球形质点来表示。
原子之间的相互作用通过弹簧来描述，弹簧的刚度和原子之间的平衡距离是定义分子结构和性质的重要参数。
2. 分子结构通过球棍模型可以描述分子的结构特征，例如键长、键角、二面角等。
分子的结构参数可以通过实验测量和计算得到，对于具有特定结构的分子，通过球棍模型可以快速预测其结构。
3. 分子振动球棍模型可以用于研究分子的振动特性。
分子中原子的振动可以用简谐振动模型来描述，通过求解分子的振动方程可以得到分子的振动频率和振动模式。
这些振动特性对于理解分子内部的结构和相互作用非常重要。
4. 弹簧势能球棍模型假设相邻原子之间的相互作用可以用弹簧势能来描述，即原子之间的相互作用可以看作是由于弹簧的伸缩而产生的。
通过求解弹簧势能可以得到分子的总势能和势能曲面，这对于理解分子的稳定性和反应性非常重要。
5. 热力学性质利用球棍模型可以研究分子的热力学性质，例如热容、热膨胀、热导率等。
分子的热力学性质与其内部结构和振动特性有关，球棍模型可以帮助预测和解释这些性质。
6. 分子动力学球棍模型可以用于模拟分子的动力学行为，包括分子的运动、振动、旋转等，通过求解分子的运动方程可以了解分子的动力学行为和性质。
7. 应用领域球棍模型在化学、生物、材料科学等领域都有广泛的应用。
在计算化学中，球棍模型可以用于快速预测分子的结构和性质；在药物设计中，可以用于研究分子的相互作用和反应机制；在材料科学中，可以用于设计和优化材料的性能和结构。
8. 模型发展随着计算机技术的发展，球棍模型不断得到扩展和改进。
vmd分子球棍式键线式
vmd分子球棍式键线式VMD（Visual Molecular Dynamics）是一款用于可视化和分析生物分子模拟数据的软件工具。
它提供了多种显示模式，其中包括球棍式键线式，这种显示模式可以帮助科学家更好地理解和研究分子结构。
球棍式键线式是一种常用的显示方法，可以有效呈现分子中原子之间的相对位置和化学键的类型。
在这种显示模式下，原子以球形表示，而化学键则用棍状物连接相邻的原子，如同分子的“骨架”。
通过球棍式键线式的显示，科学家可以直观地观察分子的三维结构，并推断其可能的性质和功能。
使用VMD软件进行球棍式键线式显示可以通过以下步骤完成：1. 导入分子结构：首先，需要导入所需显示的分子结构。
可以从文件中导入PDB（蛋白质数据银行）格式的文件，或者使用VMD内置的数据库导入特定的分子结构。
2. 设置显示模式：在导入分子结构后，可以通过VMD的显示选项来选择球棍式键线式显示模式。
在菜单栏中，选择“Graphics”或“绘图”，然后选择“Representations”或“表示”选项。
3. 设置原子和键的属性：在设置显示模式的选项中，可以定义原子和键的颜色、大小和样式。
可以根据需要自定义这些属性，以便更好地突出显示分子的特定部分。
4. 调整视角和显示范围：通过旋转、平移和缩放分子结构，可以调整视角，确保分子在显示中完整可见。
此外，还可以调整显示范围，以便更好地展示重点区域。
5. 进行分析和进一步操作：一旦完成了球棍式键线式显示，可以使用VMD提供的分析工具来进一步研究和分析分子结构。
例如，可以计算键长、角度和键能量等参数，以了解分子的性质和行为。
总结起来，VMD的球棍式键线式显示模式是一种强大的工具，可以帮助科学家直观地观察和分析分子结构。
通过合理设置显示属性和调整视角，可以更好地了解分子的内部构成和功能。
在今后的研究中，科学家们可以继续使用VMD软件，并结合其他分析方法，深入探索分子世界的奥秘。
人教版高中化学必修第二册 第七章 实验活动8：搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点
甲烷
分子式
结构式
CH4 结构特点
环节二 搭建甲烷分子的球棍模型
对搭建好的甲烷分子的球棍模型进行观察，分析其结构特点。
甲烷的分子式：CH4
甲烷的结构式：
甲烷分子的结构特点： (1)正四面体空间结构，碳原子位于中心，4个氢原子位于4个顶点。 (2)4个C-H是极性键，键长相等， (3)4个C-H之间的夹角(键角)相等，都是109°28′。 (3)4个氢原子在空间位置上是等同的，用一个氯原子取代任意1个 氢原子都得到相同的物质，即一氯甲烷没有同分异构体；用2个 氯原子取代任意2个氢原子也得到相同的物质，即二氯甲烷也没有 同分异构体。同样，三氯甲烷和四氯化碳都是各自只有一种结构。
3.烷烃分子中的碳原子与其他原子的结合方式是( A )。 A.形成4对共用电子对 B.通过非极性键 C.通过两个共价键 D,通过离子键和共价键
课堂练习
4.二氯甲烷的结构式可表示如下，它们二者是否互为同分异构体？
二者不互为同分异构体，是同一种物质。
谢谢观看
环节一 认识球棍模型
环节一 认识球棍模型
球棍模型，是一种分子结构模型，用来表现化学分子的三维空间分布。
问题：观察模型箱中各种球、棍，思考其代表的是 什么原子、什么化学键？ 黑球：碳原子 白球：氢原子 棍：共价键 单键：灰白色的棍 双键或三键：紫色的棍
环节二 搭建甲烷分子的球棍模型
填写下表，并搭建甲烷分子的球棍模型。
乙烷
分子式
结构式
乙烯
分子式
结构式
C2H6
乙烷的结构特点： (1)立体结构
C2H4
乙烯的结构特点： (1)平面结构，
(2)键角：109°28′
(2)键角：120°
浅谈球棍分子模型在中学教学中的作用
浅谈球棍分子模型在中学教学中的作用对于中学生来说，初学有机化学是十分抽象的，在开始学习有机分子的结构时，单凭教师的板书、挂图、甚至很有动态效果的3D演示，都不能很好地解释学生心中的一系列疑问：例如各原子在空间的实际排列问题，同分异构问题，原子的共平面问题，键的旋转问题……对于各个具体的有机分子，还会提出很多问题，以笔者本人的教学经验，如果有一套有机分子模型，最好是每四个学生或两个学生有一套分子模型，老师一边讲一边展示，学生跟着老师对照观察、旋转甚至拆分，效果就十分好，许多疑问就通过实际的观察和操作化解了。
下面以几个简单烷烃的球棍分子模型为例，进行如下的教学活动：1，先展示最简单的甲烷分子球棍模型，弄清以下几个问题：什么是甲烷的正四面体结构，用语言表述，用画图表示。
大致量一下C-H键之间的夹角，与书上说的109度28分相比较，形成实感。
有多少个原子可以共平面？共平面中是哪几个什么原子？2，对着丁烷球棍模型完成下面的操作或回答下面的问题⑴4个碳原子在空间排列成什么形状？①可不可以是直线？为什么？②可不可以是锯齿形？为什么？③可不可以是折线形？为什么？④排成什么形状时，原子之间的距离最大，⑤常温常压下丁烷是气体，现在把它排成气体的分子模型。
⑵关于原子之间的共平面问题4个碳原子可不可以共平面？4个碳原子是不是一定要共平面？4个碳原子一共可以在几个平面上？最多可以有多少个原子共平面？这个平面上有几个碳原子几个氢原子？⑶关于碳原子和氢原子的种类问题①碳原子有多尔种？氢原子有多少种？②在一个分子里，碳原子的种类和氢原子的种类是否一定相同？不相同时哪一个的种类要多一些？⑷关于同分异构体，通过实际操作回答下列问题①丙烷能不能构成同分异构体？为什么？（因为相邻碳原子的基团不能交换）②丁烷能不能构成同分异构体？至少有几个碳原子的烃才能有同分异构体？③同分异构体中碳原子和氢原子和种类发生了变化吗？⑸链烃和环烃的关系把丙烷变成环丙烷后，氢原子个数有什么变化?把丁烷变成环烷烃，能变成几个环烷烃？这两种环烷烃的氢原子数相等吗？把链烃变成环烷烃时，每成一个环，就减少2个氢原子。
球棍模型的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解球棍模型的基本原理和构建方法。
2. 培养学生运用球棍模型进行化学分子结构研究的能力。
3. 提高学生对化学分子三维空间结构的认识。
二、实验原理球棍模型是一种空间填充模型，用于表现化学分子的三维空间分布。
在球棍模型中，线代表共价键，可连结以球型表示的原子中心。
通过构建球棍模型，可以直观地展示分子的三维结构，有助于理解分子间的相互作用和化学性质。
三、实验材料1. 原子球：碳、氢、氧、氮等原子球。
2. 共价键棒：不同长度的棒状物，代表不同类型的共价键。
3. 球棍模型底座：用于固定球棍模型。
4. 实验指导书。
四、实验步骤1. 确定分子结构：根据实验指导书，了解所要构建的化学分子的原子组成和键的类型。
2. 选择原子球：根据分子结构，选择相应数量的原子球。
3. 构建共价键：用共价键棒连接原子球，形成分子的基本骨架。
4. 调整模型：根据分子的空间结构，调整原子球的位置和共价键的长度。
5. 固定模型：将球棍模型放置在底座上，确保模型稳定。
6. 检查模型：检查模型是否符合实验指导书中的分子结构要求。
五、实验结果与分析1. 实验结果：成功构建了CH4、C2H4、C2H2等化学分子的球棍模型。
2. 分析：（1）CH4分子球棍模型：CH4分子为正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子位于正四面体的四个顶角。
球棍模型中，碳原子用黑色球表示，氢原子用白色球表示，碳氢共价键用黑色棒表示。
（2）C2H4分子球棍模型：C2H4分子为平面结构，两个碳原子位于平面中心，四个氢原子分别位于两个碳原子的两侧。
球棍模型中，碳原子用黑色球表示，氢原子用白色球表示，碳氢共价键用黑色棒表示。
（3）C2H2分子球棍模型：C2H2分子为直线型结构，两个碳原子位于直线两端，两个氢原子分别位于两个碳原子的中间。
球棍模型中，碳原子用黑色球表示，氢原子用白色球表示，碳氢共价键用黑色棒表示。
六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了球棍模型的构建方法，提高了对化学分子三维空间结构的认识。
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分子球棍模型的使用（三）： 学习丁烷的构象初步知识 学习丁烷的构象，将使构象知识有一个提升。
这次学习的方法，是选用网上关于丁烷构象分析的图示，我们以实际的分子球棍模型一步步对照练习，从而真正弄懂这个资料的讲述。
在学习过程中，我们要有一个自我提高的感觉。
资料一：正丁烷有4个典型构象，其形成可用下面的图示表示，每两个相邻构象是旋转60度形成的。
现在，我们用练习对照的方法，学习这个图示：
1， 先搭建一个对位交叉式的球棍模型，其模型的照片如下图所示：
注意：这个模型是按全交叉式搭建的，即相邻两个碳之间都是交叉相连的，搭建好的标
准是：○
1 4个碳原子都成锯齿形，且在同一个平面上；○
2 每个碳原子都各有一个氢原子落在桌面上且交叉地位于碳链的两侧，看起来很有对称性。
○
3 当向内（向自己方向）翻转90度时，变成2，4两个碳原子的4个氢原子落在桌面上；再向内翻转90度时，又变成每个碳原子的各一个氢原子落在桌面上；再翻转90度时，变成1，3
碳原子的各两个氢原子落在桌1234
面上；再翻转90度时还原为开始的状态。
每次翻转都调整到如上面的氢原子落在桌面上则是搭建准确了的。
这一步的搭建准确是很重要的，在接下来的转动中就很符合图中所示了。
图中1，4两个碳及其氢换成其他的颜色，能更好地表示位置区分，不换也可以,只要标记出碳3的一个氢原子能看到转动时的角度就行了。
2，这个图的上面一排是纽曼式投影，纽曼式投影的方法是：右手拿着碳2，让碳链与身体平行，眼睛顺着C2-C3键看去，让C2，C3两原子重合，这时看到各原子在空间的位置就是纽曼式投影的结果。
这个图的下面一排是纽曼式投影对映的球棍模型的照片。
3，现在我们从左边一个“对位交叉”图看起：右手拿着碳2，让碳链与身体平行，眼睛顺着C2-C3键看去，让C2，C3两原子重合，一直看到各原子在空间的位置很像左边这个图的样子为止。
这一步很重要，弄清楚怎样拿模型，怎样看模型，把对位交叉式看懂了，其余的就好办了，一点不要含糊，这就弄懂什么叫纽曼式投影了。
4，再看第二个“部分重叠”图：右手拿着碳2，眼睛顺着C2-C3键看去，让C2，C3两原子重合，右手不动，左手握住C3，让C2-C3键顺时针转动60度，看到C4原子和C2左边那个氢原子相重合，这时看到各原子在空间的位置，一直到看到很像左边这个“部分重叠”
图的样子为止，这就是“部分重叠”的构象了；
5，依照上面的方法，各次都转动60度，依次看到最右边这个“邻位交叉”，这里要说明的是，本图还应当继续画下去：再转动60度，得到“部分重叠”图；再转动60度，得到“对位交叉”图，这样一共转动6次，共转动360度而还原。
得到7个图形：两个相同的“对位交叉”、两个相同的“部分重叠”图、两个相同的“邻位交叉”图，一个全重叠图，这就是正丁烷的4个典型构象体，即“对位交叉”、“部分重叠”、“邻位交叉”、“全重叠”。
6，资料二，现在，我们从下面这个图来比较这几个典型构象的能量关系：
○1能量大小比较：“全重叠”＞“部分重叠”＞“邻位交叉”＞“对位交叉”
稳定性大小：“全重叠”＜“部分重叠”＜“邻位交叉”＜“对位交叉”
○2“全重叠”能量比“部分重叠”能量大8.9 mol/kj （18.9+3.4—13.4）
“部分重叠”能量比“邻位交叉”能量大10 mol/kj （13.4—3.4）
“邻位交叉”能量比“对位交叉”能量大3.4 mol/kj
为什么差值不一样？“对位交叉”的能量又是多少？其他三个的能量又是多少？这些是怎样计算出来的，是更加复杂的问题，涉及到现代化学的定量计算，大家有兴趣可自己深入学习，这样不断自我求知，正是我们对同学们的希望。
复习和练习
1，画出丁烷4个典型构象的纽曼式图；
2，画出乙烷的两个构象的伞形图、锯架式图和纽曼式投影图。
3，写一篇实事求是的学习心得告诉老师，说说你的心里话，你想说什么就说什么，使我们的活动开展得更好。