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1、计算机在化学中的应用 摘要：随着计算科学的不断发展，计算机已经发展成为人们生活中、工作中所常见，并且不可缺少的物品，它不但可以应用在人们的日常娱乐活动，同时，其应用也已经渗透到各行各业各个部门，并开始在化学这个领域逐渐完善成为一个健全的系统，使得化学功能发挥的淋漓尽致。随着时代的发展，科学的进步，计算机在化学中的应用也将会越来越重要，本文主要介绍了计算机在化学仪器测试、数据和图形处理、分子模拟中的应用，以及计算机在化学中应用存在的问题与应用前景。关键词：计算机应用，化学，软件，仪器，分子模型。计算机技术的迅猛发展对各学科的发展给予了深刻的影响，如今计算机技术在化学中已得到广泛的应用，化学学科中
2、复杂计算、海量化学信息、化学反应的复杂性和微观性、化工过程对自动化的演练需求等等，都对计算机产生了强大的依赖性，同时也对计算机提出了更高的要求，而各种应用软件及技术的大量出现，使得这种现象越来越明显，化学工作者愈来愈依靠这些技术来解决化学中的问题。同时这也使化学产生了新的边缘学科，并且促进了理论化学与实验数据处理方式与方法的发展，提高了仪器测试精度和实验室的自动化程度，加速了信息交流，促进了化学科学的发展。一、计算机在化学中的应用1、计算机在化学仪器测试中的应用计算机在化学仪器测试中的应用，以仪器分析技术与计算机结合得尤其紧密，高精度、高技术的仪器中就包含一台高运算性能的计算机或连接一台装有相
3、应软件的计算机，实现仪器自动化和智能化。例如现在化学常使用的傅立叶变换红外光谱仪、紫外光谱仪、X射线荧光光谱仪、高效液相色谱仪、气质谱联用仪、扫描电子显微镜及X射线能谱分析仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、离子色谱仪、X射线衍射仪等等，计算机辅助完成了如下功能:11实现仪器自动化和智能化仪器自动化发展迅速，内容包括数据采集（将仪器测得的模拟量通过模数转换电路转换为数字，以便计算机处理）、数据处理（自动记录、换算、校正、平滑）、自动控制（用程序控制进样、加液、升温、调节等操作），以及屏幕指导（操作人员不用带纸笔和操作规程,一切工作都由屏幕提示,人机对话，操作过程和结果都由机器打印记录）等。 仪器智
4、能化是仪器自动化并配备专家系统的产物，其低级阶段是配备小型数据库，能选择实验条件，存贮、调用谱图等；其高级阶段是用专家系统指导人们工作，检查仪器，对操作人员辅导、答疑等。1.2谱图检索 主要应用在有机化学方向物质的不同结构引起谱图上的不同特征。因此，谱图的检索就成为有机分析的重要手段，常用的有红外、核磁、质谱等谱图。例如，由实验测出未知物的红外谱图，把它和标准谱图对照，参照质谱数据求得分子量,就可求得未知物的组成和结构。但是,标准谱图数量太大,如果有18万张标准谱图，每2秒种翻阅1张,一个人要半个月才能翻完一遍，还谈不上思考和比较。若将谱图信息数字化，用计算机进行检索，就可以迅速指出实测谱图与
5、哪一张标准谱图相同，或与哪几张标准谱图相似程度最大，这将为分析者提供解决问题的线索。 1.3结构解析 由于有机物众多，结构千差万别，谱图检索是不能完全解决问题的。结构解析方法利用已有的光谱、波谱数据，由人工归纳出结构单元与谱图性质关系的“知识规则”，存入计算机，作为逻辑判断的标准。试样数据输入时，计算机推理判断，指出试样的结构的若干种可能方案。这种方法模拟了化学专家的智能，属于“化学专家系统”的研究。 结构解析的理想目标是结构自动分析，将未知物在红外光谱仪、核磁共振谱仪等几台仪器上同时测谱，所得数据联机送入计算机进行实时处理。在屏幕上显示出平面或立体结构图形，不过这种工作仅在小范围内实现。1.
6、4合成路线设计 文献中已有大量有机合成路线，这是进行新物质合成的基础，但是人们难以全部掌握这样多的合成方法。利用数据库方法把已有合成路线存入计算机中，可从不同途径加以利用，合成新的物质或找到最符合要求的合成路径。2、计算机在数据和图形处理中的应用计算机数据处理与数值计算应用软件层出不穷且日趋完善，化学中的数据处理，化学分子式、反应式处理; 各种曲线绘制与数据处理，如二维、三维数据图的绘制、数据平滑、滤波、数据微分、积分、线性回归、非线性拟合等都可以依靠计算机简单、快捷、准确的得到。开发出来的化学分子绘图软件即可对化学分子结构、反应机理、反应流程和实验仪器装置图进行绘制 ,还附带有化工设备图库、
7、玻璃仪器图库及化学物质结构式图库 ,极大的满足了广大用户的要求，从此，任何物质的分子式、结构都能清晰、立体的展现在大家眼前，使得其更明了易懂。我们主要学习了ChemDraw、Chem 3D、Chem Window和origin几种软件，从绘制分子、反应式到数据处理、图形定制，从2D图形到3D图形，其中，以origin功能最为强大， Origin可以对数据进行筛选排序、调整、统计分析、傅立叶变换、t试验、线性及非线性拟合。Origin提供了几十种二维三维绘图模板，而且允许读者自己定制模板，绘制二维及三维图形如：散点图、条形图、折线图、饼图、面积图、曲面图等。无论是其数据分析还是工程绘图,都做得相
8、当出色，唯一美中不足的就是专业性稍强，需要认真地学习一段时间，而相比之下，ChemDraw就简单很多，它非常的适合对于非计算机专业的用户，操作简单，功能齐全，可以节约不少的实践。 3、计算机在分子模拟中的应用分子模拟是指利用理论方法与计算技术，模拟或仿真分子运动的微观行为，广泛的应用于计算化学，计算生物学，材料科学领域，小至单个化学分子，大至复杂生物体系或材料体系都可以是它用来研究的对象。随着计算机在科研中的应用，分子模拟技术越发成熟，其中包括数值计算、实验模拟、数值模拟、过程模拟、化学模拟等， 在研究方面通过分析和计算一系列活性物质分子的三维构象并将其叠合，可以了解某一类物质分子所应具有的构
9、象，这一信息给予新物质研究很大帮助，物质构象的计算为今后的物质官能团特点以及数据库虚拟筛选的方法打下了基础。4、文献检索网络信息资源可以高速、快捷、准确地获取,成为了人们在竞争中处于有利地位的关键.对于依赖信息生存的化学界人士来说,网络资源信息检索就显得十分重要。以往研究者为了查明有关领域的国际现状，并在此水平上提高一步，通常要费大量劳动去查阅文献，常常要求涉及某几个关键词的文献，或某人在某年间的文献等。而建成了化学文献库，在使用时可以任意指定领域、要求。在一、二小时内拿到全部打印资料，完成常人半年查阅文献的工作量。二、计算机在化学应用中存在的问题 计算机作为一个科技含量高，技术要求强的设备，
10、在很大的程度上限制了人们对其的利用，虽然有很多的仪器设备精确度高、准确性好，但由于对设备的不了解，不敢随意乱动，不能使其发挥最大的作用；某些软件更是专业要求较强，要专门去学习一段时间，才能开始操作，这对现阶段的学习化学专业的学生来说，还可以接受，但是对于某些经验丰富、资历老道的学者，这耗费的大量时间让其很不情愿。更重要的是，因为国内计算机技术的相对落后，无论是设备仪器还是电脑软件，基本全是英文界面，这对英语要求也较高，更加的阻挡了一部分人使用学习的热情。并且，我国计算机应用水平低，企业信息化水平低，上网企业与上网家庭数量还较少，信息技术在企业与家庭中应用尚不够普及也令其推广产生一定的困难。三、
11、计算机在化学当中的应用前景计算机在化学中的应用已经慢慢的渗入到其每一个角落，每一个方向，计算机为我们认识物质、改造物质、创造新物质，认识反应、控制反应过程和创造新反应、新过程提供了更加便捷的途径，也给每一个初学者展示着原子、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，为化学学科的未来培养希望。随着计算机技术的不断进步和发展， 它也将给化学提供了更加便利和完善的服务， 将更加促进化学学科的变革和发展， 推进化学科学技术的深入开展 同时计算机在化学领域将有更加广阔的发展前景。参考文献【1】百度百科,http:/ 2004. 80-94。【8】R.M. Belchamber, D. Betteridge1, Y.T. Chow, T.J. Sly, A.P. Wad，The application of computers in chemometrics and analytical chemistry，Chemistry Department, University Colege Swansea, Swansea SA2 8PP Gt. Britain，Received 25 November 1982. Available online 4 January 2002。
