1、不饱和度与C、H、O分子式的关系

在讲有机物的分子式之前，我们先讲一个已经被课本教材淘汰了的概念：不饱和度。

不饱和度，又称缺氢指数或者环与双键指数，是有机物分子不饱和程度的量化标志，用希腊字母Ω表示。为什么淘汰了东西还要讲呢？因为不饱和度对推算有机物的分子式有非常有用，这个我们往后再说。

烷烃的通式是C_nH_2n+2。注意，这个通式只能是烷烃的通式，不可能是其它任何烃类的通式了。因为2n+2个氢原子，是n个碳原子全部以单键相连接，所能连接的最大数目。如果有人说，某烃类的通式为C_nH_2n+3，那他一定是胡说八道。

烯烃的通式是C_nH_2n，和烷烃相比，多了一个碳碳双键，少了两个氢原子。所以我们暂时得出结论，每多一根双键（不止是碳碳双键），就会少两个氢原子，此时的Ω=1。

环烷烃的通式也是C_nH_2n，和烷烃相比，多了一个碳环，少了两个氢原子，所以我们继续得出结论，每多一个环（不止是碳环），就少两个氢原子，此时的Ω=1。

综合以上两点可得出结论：有机物中每多一个双键或一个环，不饱和度Ω数值就增大1，氢原子同时就少两个。这点很重要。在考试中，经常有题目给一个复杂有机物的结构简式，然后问你它的分子式是什么。这个时候，碳原子容易数清楚，氧原子也容易数清楚，但是氢原子很容易数错。为了避免出错，我们就可以用不饱和度的减法，去推测有机物的分子式了，效率很高的。

炔烃的通式是C_nH_2n-2，和烷烃相比，多了一个碳碳三键，少了四个氢原子。所以我们得出结论，每多一个碳碳三键，就少四个氢原子，此时的Ω=2。当然，发散思维来看，C_nH_2n-2也可以是二烯烃的通式，也可以是环烯烃的通式，甚至可以是二环烃的通式，只要满足Ω=2即可。

芳香烃的通式是C_nH_2n-6，和烷烃相比，多了三个碳碳双键（实际上并不是）和一个环，少了八个氢原子。所以我们得出结论，每多一个苯环，就少八个氢原子，此时的Ω=4。

---↑烃类向上看↑---华丽的分割线---↓衍生物向下看↓----

醇类的通式是C_nH_2n+2O，充分说明在醇分子中，所有的共价键都是单键相连的饱和状态。同时，C_nH_2n+2O也是醚类的通式。如乙醇和二甲醚是同分异构体，丙醇和甲乙醚是同分异构体。

醛类的通式是C_nH_2nO，充分说明在醛分子中，有一个不饱和度，事实上在醛类中确实存在一个羰基（碳氧双键）。同时，C_nH_2nO也是酮类的通式。如丙醛和丙酮是同分异构体。

羧酸类的通式是C_nH_2nO₂，充分说明在羧酸分子中，虽然有两个氧原子，但也只有一个不饱和度，事实上在羧酸里也有一个羰基（碳氧双键）。同时，C_nH_2nO₂也是酯类的通式。如乙酸和甲酸甲酯是同分异构体。

2、含有氮原子和卤原子有机物分子式的推导

如果是纯N、H组成的化合物，它们都以单键相接，一个N的起始物质是NH₃，2个N就成了N₂H₄，3个N就是N₃H₅……通过观察不难发现，每加1个N，同时就多加1个H，最后形成物质的通式是N_nH_n+2。

如果多一个双键或者一个环，与C、H化合物同理，便卸下2个H，同时多了一个不饱和度。如下面这个化合物，这是一个纯N、H组成的化合物，它的分子式如果都饱和了，应为N₈H₁₀，但现在有两个双键、一个环，所以有3个不饱和度，故而最终的分子式为N₈H₄。

如果有机物里有卤原子（-X）基团，要减去相应数目的氢原子（-H原子），如下面的这个有机物，理论上应该是C₆H₁₄，后来呢，加了1个环环，多了两个双键键，不饱和度有3个，那分子式是C₆H₈，可是这里还有两个-Br取代了-H的位置，所以最终的分子式是C₆H₆Br₂。

我们最后来一个难点的有机物（Ph代表苯环），请推导出它的分子式。

【解答】碳原子的数目没啥好办法，老老实实数吧，5个苯环共计30个C，再加上侧链上还有3个C，共计有33个C。N原子数，你只要不瞎，就能看清楚有4个，加了4个N，自然需要加4个H。在饱和状态下，氢原子的理论数目应该是68+4=72个（即C的68个H+N的4个H）。

现在开始算不饱和度：第一，1个苯环4个Ω，5个苯环就是20个Ω，需要减去40个H；第二，该有机物中还一个杂环，杂环里有两个双键，这里还要减掉3个不饱和度，即6个H；第三，该有机物里还有一个-Br，再去掉1个H。最后去掉共计40+6+1个H，即剩下72-47=25个H，最后的分子式是C₃₃H₂₅N₄Br。

继续加强巩固练习，下列两个有机物的分子式是什么？

第一个有机物，老规矩，数碳原子数目有25个，在饱和键情况下接52个H，但是有5个小环和1个大环，共计6个不饱和度，所以剩下40个H，此外，还有5个N，同时加5个H，最后一共是45个H，即C₂₅H₄₅N₄。

第二个有机物，老规矩，数碳原子数目有10个，在饱和键情况下接22个H，但是有1个大环和5个碳氧双键，共计6个不饱和度，所以剩下10个H，此外，还有5个N，同时加5个H，最后一共是15个H，即C₁₀H₁₅N₅O₅。

3、“立体”有机物分子式的推导

我必须提前声明一点，其实这里的“立体有机物”是相对于前面的“平面有机物”来说的。但是前面的“平面有机物”也并非真正的平面，比如说环己烷的6个碳原子，它们也不在同一个平面里，理论上也是空间立体结构。不过，希望你可以理解我的意思。如果不理解，没关系，看看下面的例子你就懂了。

我们给出3个物质的“立体分子”结构。从左到右分别是立方烷、金刚烷、三棱柱烷。

立方烷的分子式是C₈H₈，比起饱和烃差了10个H，有5个不饱和度。

金刚烷的分子式是C₁₀H₁₆，比起饱和烃差了6个H，有3个不饱和度。

三棱柱烷的分子式是C₆H₆，比起饱和烃差了8个H，有4个不饱和度。

深入分析，立方烷有6个面，最后有5个不饱和度。

同理可得，金刚烷有4个面，最后有3个不饱和度。

同理可得，三棱柱烷有5个面，最后有4个不饱和度。

所以，你大概能得出什么结论来了吧？

在我们所谓的“立体分子”结构中，不饱和度加1就等于面数。

列出公式：Ω+1=F（Ω是不饱和度，F是面数）。

当然，你可能会困惑，在“平面结构”中，每多1个环，就多1个不饱和度，为什么在“立体分子”结构中这个规律会被打破呢？其实解释起来也非常简单：最后一个面是被动形成的。以立方烷为例说明，虽然这是个正六面体，但是当5个面合拢后，第6个面就自然形成了，这个自然形成的面，自然就不作数，要知道，这家伙还有另一个名字叫五环辛烷（啊，五环，你比六环少一环）。

继续加强巩固练习，下列两个有机物的分子式什么？

第一个有机物（如果有的话），12个碳，饱和情况下接26个H，但是现在有8个面，即7个不饱和度，所以，最后的分子式是C₁₂H₁₂。

第二个有机物，11个碳，饱和情况下接24个H，但是现在有3个面，即2个不饱和度，所以，最后的分子式C₁₁H₂₀。

第三个有机物（其实这不是有机物了），60个碳，饱和情况下接122个H，但是现有32个面（12个正五边形+20正六边形），即31个不饱和度。同时，我再告诉你另一个已知条件：这个物质里有90个碳碳键，其中30个碳碳双键，即还有30个不饱和度。最后一共有61个不饱和度，共计减去122个H，即纯C₆₀。