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科目：高中化学
氮元素可以形成多种化合物．回答以下问题：（1）基态氮原子的价电子排布式是2s22p3．（2）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是N＞O＞C．（3）肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的一个氢原子被-NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物．NH3分子的空间构型是三角锥形；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是sp3．
科目：高中化学
[化学--物质结构与性质]（1）第ⅢA、ⅤA元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似．Ga原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1．在GaN晶体中，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为正四面体．在四大晶体类型中，GaN属于原子晶体．（2）NH3分子的空间构型是：三角锥型，中心原子N的杂化轨道类型是：sp3．（3）NH3与PH3相比，热稳定性更强的是：NH3，理由是：氮的原子半径比磷的原子半径小，N-H键长比P-H键长短，键能更大，分子更稳定．（4）一定压强，将NH3和PH3混合气体降温时，首先液化的物质是NH3，理由是：因为氨分子之间存在氢键，使分子间作用力更大，沸点更高．（5）铜、铁元素能形成多种配合物．微粒间形成配位键的条件是：一方是能够提供孤电子对的原子或离子，另一方是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子或离子．
科目：高中化学
I：氮元素可以形成多种化合物．回答以下问题：（1）基态氮原子的电子排布式是1s22s22p3．（2）C、N、O三种元素第一电离能从小到大的顺序是C、O、N．（3）肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的一个氢原子被-NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物．①NH3分子的空间构型是三角锥型；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是sp3．②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N2O4（l）+2N2H4（l）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1038.7kJ?mol-1若该反应中有2mol&N-H键断裂，则形成的π键有1.5mol．③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4．N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内不存在a（填标号）．a．范德华力 b．共价键&&&&&&&&&c．配位键&&&&&&&&&&d．离子键II：Fe单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示．面心立方晶胞和体心立方晶胞的棱边长分别为acm、bcm，则F单质的面心立方晶胞和体心立方晶胞的密度之比为2b3：a3，F原子配位数之比为3：2．
科目：高中化学
[化学--物质结构与性质]氮元素可以形成多种分子和离子，如NH3、N2H4、N3-、NH4+、N2H62+等．回答以下问题：（1）某元素原子与N3-含有相同的电子数，其基态原子的价电子排布式是．（2）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是．（3）肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的一个氢原子被一NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物．NH3分子的空间构型是；&N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是（4）胼能与硫酸反应生成N2H6S04．N2H6S04晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6S04的晶体内不存在（填标号）a．离子键&b．共价键&c．配位键&d．范德华力（5）NH3、N2H4、NH4+、N2H62+四种微粒中，能形成氢键的有；不能作为配位体的有．
科目：高中化学
如图实验室制备氨气并进行氨气性质实验的装置．请完成：（1）实验室用图甲制备氨气的化学方程式为．（2）NH3分子的空间构型为．（3）图乙是某化学兴趣小组的同学制备氨气并进行性质实验时的改进装置．把浓氨水滴入试管里，立即可观察到试管内发生剧烈反应，有大量气泡产生．将图乙中收满NH3的圆底烧瓶取下，改装成图丙所示的装置，胶头滴管内先已吸入2mL水，此时小气球系在玻璃管上呈自然松弛状态；将滴管内的水慢慢滴入烧瓶中，轻轻晃动烧瓶，通过观察实验现象便可以验证NH3的某项性质．①下面是某同学关于该化学小组能用图乙制取NH3的原因分析，符合科学性原理的是（填序号）A．在NH3?H2O中有平衡：NH3+H2O?NH3?H2O?NH4++OH-，NaOH使平衡向左移动B．在NH3?H2O中有平衡：NH3+H2O?NH3?H2O?NH4++OH-，NH4Cl使平衡向左移动C．NaOH溶于水时放热，使体系的温度升高，NH3的溶解度减小，会有部分NH3放出．D．NH4Cl会分解释放出NH3②图乙中的NH4Cl与NaOH固体混合物能否用CaO固体代替（填“能”或“不能”）；③如何判断图乙中烧瓶已收满NH3？．④图丙中随胶头滴管中的水挤入烧瓶中，观察到的现象是；说明NH3的性质．
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在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是（ ）A．NF3B．CH3-C．CO2D．H3O
在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是（ ）A．NF3B．CH3-C．CO2D．H3O+
提问者采纳
wordSpacing，H3O+分子空间构型是三角锥形，故D不符合；C．CO2分子中，故B不符合，所以其空间构型是直线形，价层电子对数=2+（5-3×1）=4，采取sp3型杂化杂化，价层电子对数为4:normal"><table cellpadding="-1" cellspacing="-1" style="margin-right，采取sp3型杂化杂化，价层电子对数=3+（4-2×2）=2；B．CH3-中N原子成3个σ键;wordWrap，孤对电子对成键电子的排斥作用较强:nowrap:normal"><table cellpadding="-1" cellspacing="-1" style="margin-right:nowrap；D．H3O+中O原子成3个σ键:normal，故C符合;wordWrap，有一对未成键的孤对电子，且含有一个孤电子对;wordSpacing，有一对未成键的孤对电子A．NF3分子中，采取sp型杂化杂化，且不含孤电子对:1px"><td style="border-bottom，CH3-分子空间构型是三角锥形
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MOL4D（3）
分子图形（6）
画家算法（1）
z缓冲法（1）
分子图形系列软件
&For Windows
（算法部分未完待续）
本文网址应在：
http://blog.csdn.net/zzwu/article/details/8286827
*****************************************************
1 MOL4D Windows版总体说明，用途
2.MOL4D Windows版的基本作图功能
3.五种分子实物菜单及分子分类库
4.蛋白质分子及其专用的第2工具条
5.药物分子及其专用的第2工具条
6.富勒烯分子及其专用的第2工具条
7.氨基酸分子及其专用的第2工具条
8.剑桥百科大辞典中的分子数据库
9. MOL4D对非分子物质结构的显示
10. MOL4D除图形显示以外的功能
11. MOL4D绘图使用的基本算法
12. MOL4D软件的总体结构框图
13. MOL4D软件的开发历史简介
14. MOL4D软件获得的奖励荣誉
15.国内外重要分子图形软件介绍
16. 分子图形软件的参考文献
*******************************************************
1．MOL4D Windows版总体说明
&&&&&&&&分子图形软件MOL4D
最早版是1994年在DOS下用BP7开发完成的，仅能显示分子的几种基本模型，但因使用了Trident
TVGA-8900的1024 X 768, &256色高分辨率模式制图，且带制作和演示快速转动的动画功能，给人们留下很好印象，当时市面上尚未出现支持TVGA-8900绘图的软件，人们一般都用640
X 480、16色下画些平面图形，甚至完全不画图形，只用文本模式编程，我们开发分子图形软件MOL4D的3D图形，必须从TVGA-8900的底层软件开始，工作量很大，困难不少，因此，参加当时全国高校软件评比获得1等奖是当之无愧的。
& & 评比后，我们又为药物分子、富勒烯分子、蛋白质分子等不同类型的分子开发了一系列增强型分子图形软件，详见,
&&, &，它们都要利用MOL4D的中间结果，在它的输出基础上进一步生成新的模型，而不是把所有功能合在一起成为一个软件，我们所以这样做，是因为受当时内存大小或BP功能限制，没有条件合在一起。10多年来，DOS发展成为Windows，BP发展成Delphi，内存从几M、几十M发展到几十G、几百G，迫使原来是在DOS下用BP7开发的分子图形软件MOL4D改成在Windows下用Delphi开发。&Windows下MOL4D的基本版很快出来了，但我们要的目标是：把DOS下开发的一系列分子图形软件所有功能都集合在一个软件中！
& & 这一要求长期以来使我感到困难重重！困难不在于内存不够，而在于程序结构与界面形式应如何？如果把所有DOS程序的菜单合在一起构成一个菜单，不仅菜单条长度是个问题，且不同类别的分子要求不同的菜单，如何使特定菜单仅用于特定类型分子？这将是一极繁琐的事情！现在终于考虑出了一个办法：除了原有的适用于一切分子的第1工具条外，我们为不同类型分子提供不同类型的第2工具条；蛋白质分子有蛋白质专用的第2工具条，富勒烯分子有富勒烯专用的第2工具条，...，这样，对蛋白质分子点击一个按钮就能够求其主链，对富勒烯分子点击一个按钮就可求出其对偶，对药物分子点击一个按钮就能够得到其表面电势模型，...；而不至于对富勒烯分子、药物分子、氨基酸分子去求主链，也不至于对药物分子、氨基酸分子或对蛋白质分子去求对偶，...。
& & 总体设计思想以及系统构架已定，适用于一切分子的5种基本模型（见下）也早已移植完成，专用模型和专用功能的移植则还在进行。尚未移植到Windows版的，暂把DOS版生成的结果放在这里。自然，作为远期目标，还应为其他类别的分子设计专用的工具条，地球上的分子有数不清的多，且会不断被发现或创造出来，它们的种类也同样如此，会不断被发现或创造出来，MOL4D除了用基本模型来显示它们外，也要根据它们的特点来显示它们，设计适用于它们的第2工具条，所以，MOL4D的终极目标是不存在的，我们要永远开发下去。
& &注意，以下图片上载时图形均有所缩小（约按10:7比例），有些图形、文本或线条可能看上去有些模糊，不够清晰。如果看不清，可右击此图片，选择弹出面板中的“图片另存为”保存图形后再查看，就能以1:1比例清晰显示此图形。
图0.& 封面。这和1993年DOS下基本一致,仅注释不同。
图1a& 封面一瞬间就自动消失，接着看到的是MOL4D for Windows的主画面。其上有一个现成打开的分子，原子颜色和底色均可选，这里用了系统默认色：红、黄、绿、白分别代表O、C、N、H
四种原子，有时还可以看到其他颜色原子，但不管怎样，只要将鼠标的光标移到其上，状态行第2区（panel）就会指示此atom是什么元素，现正指示的atom为N（氮），本区还指示光标箭头所指像素点的颜色的rgb三分量，现为（54, 205,& 54）。底色缺省为深绿色，右击倒数第5个按钮会弹出一色彩调色板，可改变底色，左击此按钮则是清除图形。
图1b&同上分子、同上模型，只是用Option
| color 改变了原子的着色和背景的颜色（改变底色也可右击清屏按钮实现）。但我们尽可能使用默认颜色，特别是原子的颜色，这样可帮助记忆分子图形中每个原子是什么。
&&&&&&以上图1（a或b）是开机就显示的人机对话图形用户界面（GUI），它现成显示的样例分子是氨基酸SER（丝氨酸），你可立即用它来试验系统工具条或菜单中的各种功能。
第3,4,5三组工具条
&&工具条中的工具（快捷键，按钮）分成6组，由竖杠划分开来（但早期版本未加分隔用竖杠），第1、2组为一般用户都熟悉的文件操作或图像或数据编辑操作，我们放在后面介绍；第3-5组的工具如上所示，其中由N、T、...等字母开始的第5组按键大部分是辅助功能，也放在后面介绍。我们先介绍使用较频繁的第3、第4两组的功能：
第3组，即上图第1-8个工具（在整个工具条上是第8-15个按钮），都是和图形显示有关的功能。依次点击（左击或右击）这几个按钮，能对此图形进行缩放、左右移或上下移、绕X、Y、Z三轴顺逆时针旋转，或改变图形的透视系数（rr）；
要了解每个按钮的功能是什么，一般你可以亲自点击（包括右击）一下就可知道，但有时也可能看不清其效果，或者需要有紧跟的动作才会显示效果，为此你可以查看帮助（Help）文件中有关快捷键功能的说明，或者，更方便一些的是，双击其左边的那个竖杠，这时就会弹出一个面板，说明整组按钮的功能。例如要了解以上第三按钮的功能是什么，就点击位于这一组按钮左边最邻近的那个竖杠，这时就会弹出下面这一个面板，说明这８个组按钮的功能：
&&第4组，即上图第9-13个工具（工具条第15
- 21五个按钮），也就是外加方框的5个按钮，则用来选取不同的分子模型并显示，5种模型分别为<span style="color:#.骨架模型（skeleton model），<span style="color:#.棒状模型（stick
model），<span style="color:#.球棒模型（ball-stick model），4.球状模型（ball model，一般称CPK
model），<span style="color:#.点球模型（doted-ball model）。这5个模型按钮用右键点击也可能产生不同的效果，如右击第4个按钮，就产生用Z缓冲法实现的CPK模型。右击点球模型，点球画出之前不清除原有图形窗体，因而点球可叠加到原有模型上一起显示，如图2下面4图那样，其他模型则显示前总是先清除原有图形。图2就是利用叠加或不叠加点球，产生的8种基本分子模型。
点击第4组第3个按钮，同上分子换成球棒模型并选了蓝底色（rgb=(0,0,254)），但原子颜色仍用默认色。
注意，纯蓝色rgb(0,0,255)是一种特殊色彩，作为无色即透明色使用。要想用蓝底，可改为rgb(0,0,254).
2. MOL4D Windows版的基本作图功能
上图是MOL4D能产生的几种基本模型(此图可点击菜单demo | models直接得到)。
& 这些基本模型适用于任何分子，只是对特殊分子还有许多特殊的要求，例如对于蛋白质分子，这种想详细看到每个原子的模型许多细节实际已看不到，只能看到其轮廓，如下面两图那样。
图3a.& 对包含几百几千几万个原子的蛋白质使用球棒模型CPK模型已看不清，通常使用stick模型就够了，上图是1AB.dat的 strick模型（价键分2段）。
图3b& 这是蛋白质分子1AB的stick-1模型（也就是骨架模型），显示了深度。线的粗细是可调整的，对小分子不妨画粗些，如下图所示。
图3c stick-1模型的线可以设置，本图将其设置为10，一般为2
& 现在来介绍第5组工具条的功能：文字N代表自动注释分子的编号；T代表在任意位置由人工书写注释文本（Text）；C代表check，可检查键长、键角、两面角等参数(见后面)；再右面6个按钮的作用是：列数据，显示网格，显示调色板，改变长度单元（U，由Angstrom（埃）和Bohr（波尔）两种长度单位进行切换，默认是Bohr），清屏（但右击为选择底色），及重显（View）。
&第5组后面4按键的功能是：数据列表、显示大十字光标、显示调色板、清屏。其中后两按钮右击也有作用，分别是显示第二调色板及设置窗体底色。有关调色板的事后面将联系作图时将要仔细介绍。
& 第6组：view是重新显示（最新版重新功能划分到第5组，并改用图形表示了）；Pair是显示体视对（后面要介绍）；Demo的意思是众所周知的；Test是临时试验新功能用,每增加一功能，先在这里作试验；放大是指体积数据放大（不同与图形放大），在设计时有用，例如，正12面体和富勒烯C20形状完全一样，但正12面体边长可能=1，而富勒烯C20两个相邻顶点的距离=2倍的碳原子半径，约为2.9（Angstrom），我们有了正12面体，通过放大，就可得到富勒烯分子C20了。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&列在前面的第1-7个按钮的作用分别是：文件打开（open）和重打开（re-open）、文件保存（save）、拉范围、图像的截去（cut）、复制（copy），黏贴（paste）。而在file菜单下，除了open分子的数据文件外，也可打开分子的图像文件：open
image。这说明我们可对显示的分子图形和图像方式一样来处理。
&&菜单条中的菜单分两种类型，在'|'左边是通常的“功能菜单”，而在'|'右边是“实物菜单”，有关功能菜单都好理解，且点击'|'会看到更详细地解释（如下图所示）。而所谓实物菜单，就像餐馆里打开的菜谱一样，画在其上的是实物（分子）的图形，点击其中任意一个，就是选中了它并用全屏显示之。这比通常用的文件打开操作要方便得多，只需用鼠标点击两次，就打开一个分子图形了，当然用这种菜谱只能选择固定的几种实物，所以，为了观看更多的分子，通常用的文件打开（file|open）操作仍保留，且工具条中第1个快捷按钮就指向它。
&【注意】当你确定要用file|open打开一个已知类的分子时，先点这个类的实物菜单，以打开这个类专用工具条，这样就可以为这个分子选用对应的工具。
图3“|”供两种菜单分隔用，但本身也是一个菜单，点击这特殊菜单，会显示各菜单的意义，这实际也是个帮助菜单。
状态行分别为 1.光标位置，2.光标所指位置的色彩，如果移到原子位置则可指示该原子的种类，3.透视系数rr，4.放大倍数 5.长度单位lunit&
6.分子文件名（包括路径）。
3.四种分子实物菜单及分子分类库
下面接着四图就是“实物菜单”。任意点选其中一个，就能打开此分子，同时在form底下弹出对应的第2工具条。
图4.&20种AminoAcids（氨基酸）菜单，碳,氮,氧,氢默认分别为黄,绿,红,白色
图5.& Drugs(药物)菜单，共收集15种
proteins菜单，6个蛋白质分子，支持两种文件格式（dat，pdb）
富勒烯分子菜单
插入图：新加实物菜单：剑桥大百科辞典提供的各种类型的分子。
&&&&&&& 点击前4个实物菜单中任一分子图形，就是选择此分子，这时此分子的图形就会放大并居中显示，并在form底下出现对应的第二工具条，供你作分门别类的操作。例如点击Proteins菜单选择一个蛋白质后，就出现为蛋白质生成高级（1-4级）模型的工具条；点击Drugs菜单选择一种药物，就出现为药物生成表面电势或分子极性等物理模型的工具条，等等。正是利用这种办法我们将DOS下MOL4D各种增强型的许多功能集中到MOL4D&
Winbdows版的一个软件中。
但第5个剑桥大百科辞典提供的分子菜单性质与上不同，它所提供的分子什么类型都有，选择其中一个分子图形同样能够能将它放大居中，但不能弹出一个专用的工具条，就因为这个实物菜单中包含的分子不是同种类型的分子，而是许许多多种类的分子。
&&&&&&& 我们将来还可以在菜单中添加其它需要特殊功能的实物菜单，如无机（立体化学）、有机、DNA、酶、糖、脂肪、高分子材料，等等，如果分子没有什么特点，就将它放在一个笼统的实物菜单中。
以下分门别类地介绍已有的几个实物菜单：氨基酸、药物、富勒烯、蛋白质等的功能。先看蛋白质菜单。
4.蛋白质分子及其专用的第2工具条
点击选择protein菜单（图6）中的1YCC蛋白质，屏幕中就出现放大的1YCC的图形，而其底下弹出了第2个工具条，以便选取蛋白质高级模型。高级模型包括1级-
4级，都要利用主链，所以工具条第1个工具就是getChain, 其余模型都要在它的基础上做文章。
图9& 这是在上面图8显示后，再点击底下第2个工具条的第1工具GetChain，提取得到的蛋白质的主链。主链是蛋白质生成各种高级模型都必须利用的一种基础结构，所以在产生其它模型时也首先都要自动提取主链。主链仅为蛋白质的一部分，有N-Ca-C-N-Ca-C-N-Ca-C。。。的形式（Ca代表alphaC），因仅包含碳和氮两种原子，不含红色的氧原子，所以整个颜色与上面图8蛋白质全图截然不同。
& 类似地，如点选图3a、亦即图6中的蛋白质1ab.dat，就出来前面图3那样的蛋白质图形，再按上面同样步骤，就可得到1ab的主链，如上图。
图11& 如果在第2工具条中选四边形，主链就用许多四边形连成，这显示了肽链的一个本质属性，几个原子在一平面上。
图12& 如果在第2工具条中选着色的四边形，就会用色彩填充这些四边形，这时就会显示以上图形。
图13 如在第2工具条中选圆带（roundtape），主链就成为光滑的圆带，如上所示。显示此图预先要用3D样条进行光滑。
图14 如在第2工具条中点击扁平带（flatetape），主链变成一条履带。这种模型是单色的（除了黑色背景外只有一种颜色），既无彩色，也无用于表示深度的灰度级别，黑白分明，适宜于在黑白打印机上以300dpi或更高分辨率输出，供投稿用，自然，色彩要另设，把底色改为白色，线条改成黑色。此图预先也作过smooth处理。
图15& 从前面几个图已能初步看到主链上有许多螺旋形段落存在，MOL4D能将这种螺旋提取出来。点选第2工具条中选CARTON-1或CARTON-2，都能实现这一点，CARTON-1是单色的，CARTON-2是彩色的，以上就是点击CARTON-2产生的卡通图，这里包含的螺旋（alpha螺旋）都用圆柱体来代替。主链其余部分仍用折纸状的4边形连接，只是已加上了颜色。也可以将它光滑一下，用光滑的圆带或扁平的带来连接它们，这样就得到不同造型的蛋白质二级模型。
二级模型除螺旋结构外，还可以有beta折叠，但不是所有蛋白质都有，待找到包含有beta折叠的蛋白质再来显示它。
图16& 对蛋白质，MOL4D也能读取pdb格式文件。为此，只要把pdb的ATOM坐标分离出来保存为dat文件、再显示即可。以上图形就是把2PHT.PDB文件中的ATOM分离出来并保存到2PHT.PDB.DAT再显示后者所得的图形（骨架模型）。
& & & &除了实物菜单的6个蛋白质外，MOL4D还为我们提供了几十个蛋白质分子文件，在MOL4D的\libs\proteins子目录下。但世界上蛋白质的种类非常多。更多可以从网上去直接下载，如以下网站去下载：
其中有全世界各国的科技工作者为全人类免费提供的成千上万个蛋白质数据文件。
& & & &必须说明，在当今科技界，PDB格式已非常流行，PDB（Protein Data Bank）原意是蛋白质数据库，而在许多文献中，大量非蛋白质分子也被收集在PDB名目下，并以.PDB为这些分子文件的后缀名。在我们上面说的的libs文件夹下就有许多子文件夹是这种类型，包括无机化学，简单的有机化学等等。
图17 &蛋白质分子可以有多条链，有时加大透视系数rr，就能看出实际有几条肽链组成，本蛋白质一共有4条
下面来看为实物菜单Drugs中的分子即药物生成的几个模型。
5.药物分子其专用的第2工具条
点选药物菜单（图5）中的某个药物分子，同样会放大这个药物分子的图形，并在窗口底下弹出第二工具条，但其包含的工具与上面不同，主要是 用来产生分子表面电势、分子极性等物理模型 . 产生这些物理模型要求原子带有非零电子密度数据id，不是所有分子都给出非零电子密度数据的。以下3图是用file|openImage方式获取的DOS下MOL4D生成的分子表面电势、分子极性模型、网格球模型的图形，因我尚未将它们移植到MOL4D
的 windows 版，所以暂用DOS版图形。
注：用图像方式载入的图形，第一工具条中第3组按钮的功能，如放大、旋转等，都失效，底下状态行的指示有的也不正确了。
图17a 点选 表面电势模型产生的结果。构造这种模型图需要特别的调色板， 因为它在红-黄、黄-绿、绿-兰色之间需要有连续变化的色阶，而一般的分子模型作图中没有这种要求，详见后面的调色板。
图17b 点选表面电势模型产生的结果（sulpha2）
点选分子极性模型的结果（红正蓝负）
点选网格球模型的结果。这种模型和药物物理性能无关，而是一种几何模型，但所用图形方法和上述两种物理模型相同。此图适宜于黑白或彩色打印机上用高分辨率输出，相对于整个着色的那种图形，它所耗用的墨水可少得多。自然，打印时应先将底色要改为白色才行。
下面我们来看为富勒烯分子产生的几个特殊模型及其他功能。
6.富勒烯分子及其专用的第2工具条
&&&&&&&&&&&&&&
图20 点击选择富勒烯菜单（图7）中的任意一个分子，如C60，屏幕中就出现C60的图形，而其底下弹出适用于富勒烯的第2个工具条。
图21 点击上图底下第二工具条中find pentagon（找五边形），C60所有五边形填充为红色，使其变得明显。这种功能对富勒烯分子很必要，特别是大富勒烯，如下面紧跟的2图那样，不把5边形着以特殊颜色，就难以数清其中包含多少个五边形。对于小富勒烯分子则相反，六边形数目可能很少，甚至为零（C20），就应把六边形填充为红色，使其变得明显。
图22&把C700所有五边形填充为红色，使12个五边形变得明显。
图23&把C900所有五边形填充为红色，使其变得明显。
我们设计了大大小小许许多多的富勒烯分子，包括富勒烯球，富勒烯棒，还有富勒烯洋葱，最小的是C20（见后）,最大C6000（见下）。要看它们，大多数必须用file | open命令来实现。
图24 C6000，它的轮廓是20面体。
25 点击图7中的At10，这是Armchair形富勒烯棒，为了看清其一个端面的结构，得到放大的，将它绕Y轴作转动。
26 &以上及以下很多功能的实现和提取loops有关，上图是点击tools| getloop得到，说明C60由12个五边形20个六边形组成。第2工具条中没有这个功能，但第2工具条中的大部分显示功能要利用getLoop才行。
对富勒烯来说，透视率大小的选择很重要，透视率太小就没有透视感，透视率太大要造成失真。MOL4D根据分子大小，自动选取透视系数rr，但有时人工调整一下，图形就会更理想。下面就以C60为例，来看看改变透视系数rr大小的效果。
图27& 透视使物体看上去近大远小，大小比例由透视系数rr决定，这是MOL4D根据这一分子大小自动选择的rr=0.0093，你能看到正面半球和背面半球的C原子有近大远小、近亮远暗的差别，但差别不是太大，没有失真。
28& 左击rr，使其加大到0.0192，前后原子大小和亮点的差别就明显得多了，但好像并没有过分。
图29&rr太大时，近侧原子与远侧原子相比会显得非常非常大，如上图rr=0.0826就是例子，它已严重失真！rr加大相当于视距变近，这好比将手掌移到眼睛面前一样，就可以“遮天”，也就是你的手掌看起来可以比天还大，道理一样。
图30 &说明：MOL4D可用带光照的实心球来表示富勒烯C60，它将五边形填充为一种颜色，六边形用另一种颜色，使其变成排球那样。此图以及为文字说明是针对C60的，系直接利用菜单
‘Tools | get Loops’ 得到，而不是利用第二工具条中的某个工具得到，因为这只有对一种富勒烯C60适用，其他的富勒烯球不会像排球。另外，画此图只是说明C60的结构像一个排球，而不是为了画排球，如果要画排球或篮球，不能用平面拼，而要用曲面拼。
图31&C60 + 60H 变成CH60
图32 &立体图可以用平面图表示，使拓扑关系保持不变。点击第二工具条中‘求平面图’，立体的C60就平面化成平面图，所有边不相交。有时人工干预调整，图形会更理想，干预方法就是调整透视系数rr和放大倍数，还要进行适当的转动。这里rr=0.1427，放大倍数=5.3。
图33 点击上图底下第二工具条中Get Dual(求对偶)，由C60得到其对偶D60，并一起显示，如上所示。D60不是富勒烯，因为它全由三角形组成，每点连接不是3点，但我们将三角形细分为n2个小三角形,
n=1,2,3,...，可得D60, D240, D540,...,然后再反过来求后者的对偶，就可得一系列的富勒烯C60,C240,C540，...了。任何一个富勒烯都可用这样的办法来生成一系列的富勒烯。为此我们要寻找可从它生成很多富勒烯的出发用富勒烯，下面画的4个富勒烯就是可用来系列富勒烯的小富勒烯，详见前面中所附的富勒烯表。
图34 &C80的对偶物D80。D80不是富勒烯，但我们可以用显示富勒烯的方式来显示此对偶物。这就是Fuller在加拿大魁北克设计的建筑物的原始类型了，上海红太阳广场上也有一个类似东西，但仔细一看设计极粗糙，一个点竟有连接7个邻点的。
图35 一个更大的富勒烯C6000分子的对偶D6000，它是建筑学家富勒（Fuller）原来设计的建筑模型（我1984年在加拿大魁北克见过他设计的这样结构的建筑，还拍了照）。注意，6000个原子必须等距离地分布在一个球面上，而富勒烯C6000为了保持能量最小实际形状是一个12面体，见前面图24，D6000也一样，而不可能是这样一个球形。
下面介绍小富勒烯
图36 &点击20图底下第二工具条中小富勒烯，就看到上面4个富勒烯，我们下面还可构造C36和C48。利用小富勒烯，再用上面求对偶、细分、再对偶的办法就可产生更多的富勒烯。正是这样，我们可以得到许多许多系列的富勒烯。见同上MOL4DF网页。
图37&小富勒烯C36
&小富勒烯C48
下面我们再来考察这些立体的小富勒烯图的平面化。
图39 &小富勒烯C20的平面图，由12个五边形组成（也就是正多面体F12），注意，平面化后，最外层5点也是一个五边形。此图是利用file|open菜单打开C20，再用手工调整rr等参数得到。
图40 &点击第5组N-T-C-U右边的快捷键，能注明原子编号并列出原子放大后的整数坐标数据与价键数据
图41 &小富勒烯C24的平面化图，由14个面组成，其中2个为六边形（1-2-3-4-5-6 及19-20-21-22-23-24），其余均为5 边形。本图也是用手工调整rr等参数得到。
图42 &小富勒烯C28平面图，共有有4六边形（自己找）和12个五边形，图形非常对称。
图43&小富勒烯C32的平面图，共18个多边形，其中12个五边形，6个为六边形。
图44&小富勒烯C36的平面图，共20个多边形，其中12个五边形，8个为六边形。
图45 &小富勒烯C48的平面图，共26个多边形，其中12个五边形，14个为六边形。
图47 &这是C50的平面化图（很像一乌龟背），看来很对称，但它有奇数（27）个多边形（这是唯一找到的由奇数个多边形组成的小富勒烯！）：12个五边形，加15个六边形。
试在平面图上找出这些5边或6边形，这比三维图上寻找容易多了！
图45 &富勒烯C80的平面图，共42个多边形，其中12个五边形，30个为六边形。
以上6个小富勒烯的分子数据是我 用DOS版MOL4D构造设计的。有人根据对称性说，小富勒烯还可能有C26,
C30, C38, C40, C42, C44,C46,...等多种，其中很多还有同素异构体（Isomer），把它们全构造出来，并画出其平面图（因平面图比立体图容易看清，且立体图没有工具要手工画是很难的)，是一个有意义的事情，读者有兴趣的不妨试试看。
对于富勒烯，每个点连接3个边，每条边连两个点，由此可知边数e=3/2v(点数)，再由Euler公式 v+f=e+2， 就可算出下列关系：
0 C20 v=20 e=30 f=12
<span style="color:# C22 v=22 e=33 f=13
2 C24 v=24 e=36 f=14
<span style="color:# C26&v=26 e=39 f=15
4 C28&v=28 e=42 f=16
<span style="color:# C30 v=30 e=45 f=17
6 C32 v=32 e=48 f=18
<span style="color:# C34
v=34 e=51 f=19
8 C36&v=36 e=54 f=20
<span style="color:# C38v=38 e=57 f=21
10 C40 v=40 e=60 f=22
11 C42 v=42 e=63 f=23
12 C44 v=44 e=66 f=24
13 C46&v=46
14 C48&v=48 e=72
15 C50 v=50 e=75
v=52 e=78 f=28
17 C54 v=54 e=81 f=29
18 C56 v=56 e=84 f=30
19 C58 v=58 e=87 f=31
v=60 e=90 f=32
其中第1个数字n是编号，也代表面f中6边形的数目，其余f-n面均为5边形。黑字的已证明存在，我们也已给出其图形，其余的是否也能画出图来证明其可能存在呢？读者不妨思考思考，或用“纸上谈兵”的方法试试。
& & & &这些小富勒烯分子可生成大量大富勒烯分子，将它们组成富勒烯数据库，可查看网页 ：
& & & &利用上表，或许能帮助你画出C60以下所有小富勒烯的平面图来，包括同素异构的，再由平面图推断出它所对应的3d结构。
下面再来看一个正多面体的平面化图。
图48 &正多面体一共有5种。其中正12面体有20个顶点，就是最小的富勒烯C20。其余都不是富勒烯，但20面体F20（它是12面体即C20的对偶）对构造更多的富勒烯很有用。我们将其每一个三角形划分成1个（不划分）、4个、9各、16个、25个...（一般是2n个，n=1,2,3,4,5,...）小三角形(这很容易吧？但要对球面三角形划分)，再求细分后的多面体的对偶，就可得一系列的富勒烯：C20、C80、C180、C320，C500，....。
图49 & &任何正多面体自然也可平面化，下面所示的是以上20面体（F20）的平面图：
图50 &20体的平面化后，样子全部变了，但仍由20个三角形、12个顶点、20+12-2=30条边组成。
图51但把F20绕Z轴转90度再平面化，就不同了，看起来很对称。
下面来看氨基酸分子。
7.供氨基酸分子专用的第2工具条
图52 点击氨基酸菜单中任一分子，就显示此氨基酸和为氨基酸类设计的第2工具条，其中有6个工具。这些工具都和氨基酸的识别有关。如第5个是统计氨基酸的原子组成，点击它就会显示下面的画面。
21种氨基酸的化学结构
图52：20种氨基酸的原子组成。
我们考察氨基酸结构，目的是为了提取蛋白质的氨基酸组成，这是了解蛋白质性能，考察它有否变异头等重要的事情，尽管在PDB格式的蛋白质数据文件中也现成表明了氨基酸的序列，但原始用X衍射仪所得的的.DAT文件中只有原子的空间坐标数据，而没有表明氨基酸的序列数据，因此就要我们自己提取。提取的第一步是提取蛋白质N-Ca-C-N-Ca-C-N-Ca-C....形状的主链，氨基酸序列就是按主链与Ca连接的氨基酸残基组成组成的序列。将一残基的所有原子提取出来后，根据原子个数和每个原子的连接多少和种类就可识别此残基是什么氨基酸，通常残基中不含H原子。
前面仅是4类分子，但实际的分子类别很多，下面就是点击新加的实物菜单：剑桥百科辞典提供的分子，其中包含许多类型的分子：
8.剑桥大百科辞典提供的分子数据
图53 &water（水分子，H2O）。研究水分子为什么三个原子不是处在一条直线上，而是在H-O-H之间形成一个键角，就牵涉到复杂的分子轨道理论，这里不可能介绍了，读者可以在网上Google一下找答案。简单地说就是2个H原子本身也存在相互作用力，使它们相互靠拢 。至于键角是多大，读者用MOL4D实际检测一下就知道。
图54 aspirin（阿斯匹林）
图55 caffeine（咖啡茵）
图56 &nicotine（尼古丁）
图57 &azt（一种抗艾滋病药）
图58 &L_glucose（无水葡萄糖）
图59 &Barbiturate（一种镇静药）
图60 taxor（泰素，即从植物提取的紫杉醇，治癌用药）
[注] 剑桥大百科辞典虽然有包罗万象的各种各样分子，特别是我们常吃常用或常听到的食品药品分子，但其中的分子数据没有进行统一的规范化，分子的重心位置不与世界坐标原点（0,0,0）重合，这对显示造成很大麻烦。比如说，点击放大按钮放大图形时，同时也会使图形的位置移动。因此显示每一个分子都要人工校正它的许多参数，否则图形的位置或大小都有可能不理想。另外，辞典把所有分子的文件名的后缀都叫pdb，但实际并不是蛋白质，如以上8个分子全都不是蛋白质，且所用的文件格式与一般的pdb文件不同，如用打开一般pdb格式的过程去打开这种pdb就要出错，所以要特别小心才对。
上面已把MOL4D的分子显示功能介绍完毕。下面来看MOL4D对晶体的显示。
9. MOL4D对非分子物质结构的显示
图61 &MOL4D除了可为分子绘制图形外也可为晶体绘制图形，以上是一个例子：金刚石晶体的一个单元
图62 显示NCl（食盐，晶体）
图63 显示氧化钨晶体，一种分子筛，但未转换未直角坐标
图64a 显示石墨稀，stick模型
图64b & 同上，但为面积较小的石墨稀，且用ball-stick 模型显示
MOL4D的其他显示功能：
图65 &第1工具条中的Pair用来生成体视对（stereo pair），当屏幕出现任何图形时，点击pair，就由1个图变成左右两个图，它们具有5 度左右的视角差，如果你带上特殊的体视镜（stereo
scope），就会有很强立体感显现出来。
图66 &pair命令是对任何分子任何模型都可用的，但大分子时您对左右二图根本看不清有什么差别，如上图。
下面介绍MOL4D除显示以外的其他功能。
10. MOL4D除图形显示以外的供能
MOL4D除显示分子、晶体等的图形外，还提供编辑（不是图形而是数据放大或缩小）、统计、剪取、检测等各种功能，它们大部分是由点击工具条第5组按键实现，例如点C就是检测（check），会弹出如下画面：
图67 这是检测功能：可以检测原子位置、原子间距、键角、两面角四种参数。检测时自动转到骨架模型，原子加上编号。上图是为检测1-2-4-5四个编号的原子之间形成的二面角而输入的信息，一旦回车，就能把此二面角的大小的度数在屏幕上打印（显示）出来。
下面介绍本软件绘制分子模型所用的基本算法。
11. MOL4D绘图使用的几个基本算法
绘图使用的基本算法细目
----------------------------------------
11.1 光照模型与调色板
11.2 画家算法与深度缓冲法
深度缓冲法画一个球
画家算法画一个球
深度缓冲法画多个球
画家算法画多个球
深度缓冲法实现CPK模型
画家算法实现CPK模型
画家算法画一棒(圆柱体)
画家算法实现棒状模型
11.11 画家算法实现点球棒模型
深度缓冲法实现点球模型
11.13 各种demo技术
--------------------------------------------------------------------
注：有关骨架模型请参看分子图形软件MOL4D总体介绍
&图68 &MOL4D用的一个调色板，它有8种基本颜色，每种颜色有128个亮度级别，而这种亮度级别是按照光照模型计算出来，有非线性变化特点。利用这个预先计算好调色板为分子的基本模型着色，非常方便，也很好看。一种原子用一种颜色，可以供最多含8种不同种类原子的分子使用，实际不会有这样的分子，但几个分子放在一起，出现不同种类原子还是可能较多的，我们实际使用时，极少出现的原子将使用同一种颜色：紫色。这种调色板的缺点是：色彩总数是256的4倍，总共色彩数=1024，已不能做gif动画。
在构造分子表面电势模型或分子极性模型时，我们还要使用另一种调色板，那里不同的颜色之间也要深浅连续过渡。
图69 &另一种调色板，这是显示如图17那样的药物分子的各种模型需要的
图70&用调色板画球，8种基本颜色，每种颜色可用4,8,16,32,64,128个灰度级别，可根据原子图形大小来进行选择。这种画球方法比起用多边形拼接、再用guraud或phone技术进行光滑来，缺点是速度慢点，好处则是边界无直线边的轮廓，因为这是用圆叠加产生的，自然，边界仍显粗糙，这必要时可用抗锯齿技术或图像模糊方法来改进。
图71&用调色板也可画圆柱，圆柱实际是用n个不同灰阶的法平面构成的多面柱来代替的，这里n也是柱体两个底面的正多面体的边数，n同样可以是4,
8, 16, 32, 64, 128，共8种基本颜色，可以用来画8种棒。在MOL4D的几种分子基本模型中，stick模型和ballStick模型要画圆柱体，但ballStick模型的2个底面总是被Ball所挡住，所以不必画，当然，隐藏面无论何时都不必画。
11-13 各种demo技术
& & & &在菜单条中有一菜单为demo（演示），点击它将弹出一下拉菜单，其中可以看到有许许多多种类的demo。包括
image-demo（图像演示）
将许多分子的图形预先作好保存为jpg图像，再将它们依次1-1慢速显示
animate-demo（动画演示）
将1个分子连续绕某轴转动的图形保存为gif图像，再将它们快速依次显示
graphical-demo（图形演示）
将许多分子的数据文件保存在一目录中，再将它们一一画出来
function-demo（功能演示）
即通过1个分子的图形，演示系统具有的放大、移位、转动等各种不同功能
& & & & 下面仅介绍绘图形演示。
& & & & 图形演示要预先准备好要显示图形的分子数据，例如，如果要显示C50，C60，C70，C80等四个富勒烯分子的图形，我们将它们的数据文件C50.dat，C60.dat，C70.dat，C80.dat放在一个文件夹下，不妨这个文件夹名称就叫demofiles，因此在demofiles文件夹中应包含下面4个文件(每个文件占一行)：
& & & &然后，我们要编写一段程序，能把此文件夹下的所有文件的文件名读出来，作为一个数组，不妨说这个数组就叫demofnm[i]，i=0..3，完成后，就打开一个定时器，让此定时器每隔一段时间从demofnm[i]数组中读出一个文件进行作图显示，直到结束。
& & & 读出文件程序要利用SysUtils的findfirst、fingnext语句来实现，读完后会自动起动另一程序去作图，所以整个也可以说就是作图演示程序，如下：
procedure TMainForm.SpeedButton36Click(Sender: TObject); //作图demo命令事件
var & &i :
& & & fi :
& & & sr : TSearchR
& FileAttrs: I
& clrwinc(clwhite); & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & // 此句为清屏幕
& textc(20,10,clred,'所有DAT文件:'); & & & & & & & & & & & & & & & // 显示几个字
& FileAttrs:=faanyF
& if SysUtils.FindFirst(dir+'\demofiles\*.dat', FileAttrs, sr) = 0 then
& &&repeat
& & & if (sr.Attr and FileAttrs) = sr.Attr then
& & & &&&if (sr.Name&&'.') and (sr.Name&&'..') then
& & & & & &begin
& & & & & & &i:=i+1;
& & & & & & &fdemo[i]:=sr.N
& & & & & & &// textc(20,20+(i mod 30)*15,clred,sr.Name); & & & & // 显示读出的文件名
& & &until FindNext(sr) && 0;
& &FindClose(sr);
& &lines:=1;
& &timer4.Enabled:= & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &// 起动定时器去作图 & & & &&
& & & 定时器Timer4在Image0上作图，间隔2秒（2000毫秒）画一幅，程序如下：
Procedure TMainForm.Timer4Timer(Sender: TObject);
& & fname:
& lines:=lines+1; & & & & & & & & & & & & & &// lines为全局变量，预置0
& clrwinc(rgb(0,0,255)); & & & & & & & & & & // 将屏幕清成蓝色
& fname:=dir+'\demofiles\'+fdemo[lines];
& if length(fdemo[lines])&4 then & & & & & & // 合格文件名具有*.DAT形式，长度大于4
& & loadfile(FName,err); & & & & & & & & & & // 读入文件&
& & getbond1(na,0.3); & & & & & & & & & & & &// 提取所有价键
& & getratio(kk); & & & & & & & & & & & & & &// 根据分子大小确定画图用的放大比例kk
& & model:='L'; & & & & & & & & & & & & & & &// 确定分子用球棒模型显示
& & // display0;
& & shmol(model,err); & & & & & & & & & & & &// 显示之
& & image0.canvas.Font.Size:=26; & & & & & & // 此行及以下3行均为显示图形名称
& & image0.canvas.Font.name:='arial';
& & image0.canvas.Font.Style:=[fsbold];
& & textc(20,20,clwhite,fdemo[lines]);
& & & 我们是在组件Image0上画图的，所以程序比较繁复，必须使用定时器，以提供许多事件，每个事件画一个图。如果在Mainform上直接
12. MOL4D软件的总体结构框图
图72 &利用前面的调色板画出七种颜色的富勒烯球，但这种在一个屏幕上显示多个分子图形都必须利用文件实现，如同演示文件一样。
【说明】上图说明，在MOL4D中可载入任何大图像：这是DOS下的、连菜单和标题共有像素的大图像，超过windows版MOL4D的client区，为了显示全图，可把整个图像一起用strech方式载入，但因此明显失真（像素宽与高比不等于1.0）。要不失真，可将图像整个按比例缩小，并不用strech方式显示图形。
到此，MOL4D windows版的期望功能已介绍完毕。所以称“期望功能”，是因为还有不少功能还未从DOS版移植到Windows版。但不管怎样，上面所有图形都是由MOL4D或早或迟的版本自己产生，没有任何一幅图是从其他地方引用来的。
13. MOL4D系列软件的开发历史
参看分子图形软件MOL4D总体介绍
14. MOL4D软件曾经获得过的奖励
参看分子图形软件MOL4D总体介绍
15. 附录：供参考用的分子图形软件
分子图形软件Jmol的主画面。特点是：工具条上的工具全用图形表示，未分组，但有的一眼就能看清；优点是：功能可能很多，且开放源码。缺点则是：用Java开发，运行速度可能慢些，另外，在Window下使用可能较麻烦。
Rasmol界面：专门用于蛋白质分子观看。
Rasmol 支持文件格式很多，但本身不带任何一个文件。
1. MO L4D基本型（一切分子可用）：见 &
2.MO L4DE增强型（药物分子专用）：见&&
3.&MO L4DF增强型（富勒烯分子专用）：&见 &
4.&MO L4DP增强型（蛋白质分子专用）：见& &
5. RIBBONS（蛋白质高级模型造型软件）： 见 &
6. MOL4D 用途之一：药物设计
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参考知识库
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