计算机在化学中的应用

计算机对化学的作用 体现在可以用计算机技术描述已有的化学理论知识 化学反应机理 物质结构 化学实验等将计算机的多媒体技术与化学知识相结 合 用来展示原子 分子 晶体的空间结构 动态性地模拟各种化学键的形成 原理 过程和特性 揭示化学反应的内部机理重现特殊化学实验的全过程 化 静为动 变抽象为具体 将在真实世界中难以感觉到的虚幻世界 微观世界真 实地模拟出来 使人们对化学的了解和学习进入了一个可视化的世界 而计算 机中一下化学软件可以解决化学中复杂的数据处理 图标绘制 模型建立等等 问题 这学期 我们在计算机在化学中的应用这门课中主要学习了几个化学绘图 软件 如 Chemdraw12 0 软件 Origin 软件等 我从中学到了不少的实用性内 容 在此衷心地感谢老师的耐心指导 下面我将对本课程所学的内容作一个简 短的总结 1 化学结构式编辑软件 Chemdraw12 0 它的功能主要是描绘化合物的结构式 化学反应方程 化工流程图 简单 的实验装置图等化学常用的平面图形的绘制 并且它也是是国内外最流行 最 受欢迎的化学绘图软件 它可以建立和编辑与化学有关的一切图形 例如 建 立和编辑各类化学式 方程式 结构式 立体图形 对称图形 轨道等 并能 对图形进行翻转 旋转 缩放 存储 复制 粘贴等多种操作 有机化学是一门研究有机化合物的组成 结构 性质及其变化规律的科学 在教学中涉及较多的分子结构 化学反应和抽象理论 应用 ChemDraw 来绘制 分子结构 化学反应式和实验装置的方法 将在有机化学的教学中提供一定的 帮助 今后再写毕业论文时可以画出很规整的图 课堂上我们学了很多关于这 个化学结构式编辑软件的功能 在此列举几项 1 1 绘制分子结构图形 这里面存贮了大量的分子结构图形 有些化合物可以直接输入化合物的俗名 即可获得其相应的结构 对于已经绘制出的化合物 只要选定化合物的结构 在 structure 菜单中选择 convert structure to name 左键单击 即得该化合物的系 统命名 1 2 绘制化学反应式 制备乙酰水杨酸 最常用的方法是将水杨酸与乙酐作用 生成乙酰水杨 酸 方程式如下 在 70 80 摄氏度下 15min 水浴的条件下 OH COOH OCCH3 COOH O CH3CO 2 1 3 原子轨道 分子轨道和电子云图结构图的绘制 原子轨道 分子轨道和电子云图在结构化学的教学过程中 不可避免的要 涉及到原子轨道 分子轨道和电子云图的绘制 手工绘制不仅费时费力 而且 效果欠佳 ChemDraw 提供了 s 轨道 p 轨道 d 轨道和 dz2 轨道的模板图形 用轨道模板绘制轨道图非常方便 如要绘制轨道图 只需选择轨道工具面板中 的相应轨道 在需要添加原子的位置单击即可 1 4 核磁共振图谱 核磁共振图谱 ChemDraw 还可预测许多化合物的 1H NMR 和 13C NMR 谱 如要预测某种物质的 1H NMR 图谱 首先在 ChemDraw 中绘制出该物质的分子 结构 其次选定其分子结构 再在 structure 菜单中选择 Predict1H NMR Shift s 即生成该物质的 1H NMR 图谱 利用 ChemDraw 软件绘制出的分子结构 反应式等以图形格式保存 不会 受其他内容的变化的影响 同时 ChemDraw 软件应用到有机化学多媒体课件 的制作中 会使复杂抽象的有机合成变得生动直观 有助于学生对有关知识的 理解和掌握 教学效果更佳 也促进了教育教学思想 教学理念和新教学理论 的发展 为探索新的教学模式提供了有益的机会 并且对教学方法的改革有重 要的参考价值 2 实验数据的图形化处理 origin 软件 数据处理是一个重要的环节 这些过程完全可以通过计算机来完成 常见 的数理统计软件有 Origin SPSS SAS 和 BMDP 其基本功能有数据管理 统 计分析 输出管理等等 分析过程包括描述性统计 均值比较 一般线性模型 相关分析 回归分析 对数线性模型 聚类分析 数据简化 生存分析 时间 序列分析 多重影响等几大类 数据处理软件 Origin 包含高级扫描绘图 C 语言和内置 300 多个数学函数 的 NAG 数值计算库 是一种化学数据的计算软件 它包含了统计学 信号处理 曲线拟合和峰值分析等高级数据分析工具 由于具有 C 程序与数值计算和作图 能力综合功能 适合作为化工和高等教育的化学专业人员从事科研和教学时进 行数据处理 分析和计算以及制作高质量的图表 2 1 origin 的数据分析功能 本软件设有专门的移向工具以便审视 读取和屏蔽数据 内置 100 多种函 数可用于数据拟合 含有的数据分析工具有 1 统计学工具 描述统计学 拟合 比较 多项回归 总体 t 一试验 残存分析等 2 曲线拟合 非线性最小二乘 法拟合 NLSF 运用 Origin C 语言的 NLSF 线性回归 多项式回归等 3 信号 处理 进行卷积法 重叠合法 快速傅里叶变换 修匀 邻接平均等 4 峰值 分析 基线和峰值分析 基线工具 采集峰值工具 峰值拟合等组件 2 2 用 Origin 软件绘制实验数据曲线 1 打开Origin 软件 在 Data 的列表的A X 和B Y 中分别按 列 输 入实验数据 2 选定所有实验数据 用鼠标左键涂黑 依次点 Plot 和 Line Symbol 出现实验草图 3 修改坐标标题和标尺范围及间隔 用鼠标左键双击实验草图的 X Axis Title 或 Y Axis Title 输入横坐标标题或纵坐标标题 点 OK 用鼠标左 键双击横坐标或纵坐标数字 点击 Scale 输入横坐标或纵坐标标尺范围及间 隔 点 OK 4 选择所得曲线的类型 颜色和曲线上实验点的类型 大小 用鼠标左 键双击曲线上任意点 点击 Line 在 Connect 中选择 Spline 在 Style 中选择 Solid 或 Dash 等 在 Color 中选择曲线的颜色 点击 Symbol 在 Preview 中选择点的类型 在 Size 中选择实验点的大小 如吸收曲线 Size 选择0 其它曲线 Size 选择具体数字 5 如有多条曲线 需给所得曲线加记 标注 在实验图中任意处 按鼠 标 右键 点击 Add Text 输入相应的文字或数字 点击 OK 将所 输入的文字或数字用鼠标 左键 移动至所需处 即可完成整个绘图过程 3 小结 通过上计算机在化学中的的应用这门课 我学到了很多 初步学会了怎样 建立和编辑各类化学式 方程式 结构式 立体图形 对称图形 轨道等图形 用这个化学绘图软件画的图很规整 比自