计算机在化学里的应用.docx

1、计算机在化学里的应用1.引言 2二、 计算机在化学化工的应用 22.1计算机在化工控制方面的应用 22.2计算机在过程模拟中的应用 32.3计算机在绘图中的应用 32.5计算机在有机合成中的应用 4三、 化工研究中常用的软件 53.1功能强大的 ACDI/Chemsketch 53.2化学图文编辑工具Chem/Wi ndow 53.3Chemoffice 系列软件 63.4数据处理软件 Origin 73.4.1Origin的数据分析功能 73.4.2用Origin软件绘制实验数据曲线 8四、 结束语 8五、 参考文献 9一、引言计算机在化学中的应用已有 40 余年的发展历史。 随着科技 的发

2、展，计算机的运用越来越广泛，在化工领域中，计算 机技术也有着重要的作用。计算机在化工领域的使用，极 大的降低了工作难度，提高了工作效率。 近年来化学学科 的重要成就之一就是计算机在化学中的应用。计算机与化 学的结合促进了化学的发展。本论文将主要介绍其在化学 化工上的运用。关键词：计算机 化学化工 应用二、计算机在化学化工的应用2.1计算机在化工控制方面的应用70 年代，一些著名的仪表公司推出了 Dcs 集散控制系统， 使计算机集中控制和直接数字控制得以在全球迅速推广应 用。 80 年代，计算机过程控制已进人高一层次，可完成 Prn控制、顺序控制和能量控制，图示功能得到增强，并能实现 PID 参

3、数自整定。 90 年代以来，发展更为迅速， RISC 工作 站使图形窗口更完善，操作更方便，人机接口、容错技术和 通讯网络都得到进一步发展。化工生产过程自动化的实现， 能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平。2.2计算机在过程模拟中的应用人工智能是计算机发展的最高境界，也是计算机应用的 重要领域。化学的各个相关学科普遍具有知识量大、过程复 杂、相对规律性较差的特点。利用计算机的海量信息存储能 力、准确的逻辑判断分析能力和强大的计算能力，建立化学 类专家系统具有重要的意义。因此需要了解掌握计算机智能 化技术， 结合逻辑运算、 数据库管理和决策判断等技术知识， 为建立各种化学化工模拟系统做知识储

4、备。2.3计算机在绘图中的应用所谓计算机绘图，狭义地理解，用计算机驱动绘图仪或 打印机画出所需的图形，在绘图输出之前，通常要把所画图 形预先显示在计算机屏幕（显示器CRT）上，以便人们对所国 图形是否正确加以判断，一旦发现错误，即重新调试。这样 就可将很多错误消灭在绘图输出之前，以保证所绘图形正确 无误。所以计算机绘图可广泛地应用在化学工业中。2.4计算机在化工分析中的应用古老的化学分析方法尽管有自身的特点，但主要应用于 常量分析，在分析速度、灵敏度等方面常不能达到要求。近 几年来，计算机与有关仪器联用，进行物质的定性、定量测 定，取得了很大的进展。绝大多数仪器是将被测组分的浓度变化或物理性质

5、变化转变成某种电性能 (如电阻、电导、电位、 电容、电流等 )，实现了自动化和连接电子计算机， 能够进行 微量组分、痕量组分的侧定。因此具有检测限低、快速、灵 敏、操作简单等一系列优点 。2.5计算机在有机合成中的应用计算机辅助有机合成( Computer Assisted OrganicSynthesis ,简称CAOS)是指利用计算机根据给定的原料去 寻找目标化合物的各种可能的合成路线。自从 1969 年E.J.Correy 和 W.T.Wipke 在 SCIENCE 上发表了第一个可以 帮助化学工作者寻找目标化合物合成途径的有机化学合成 模拟系统 OCSS 后，20 年来 CAOS 取得

6、很大发展，有关软 件数量不断增加，实用价值不断提升。目前计算机辅助有机合成系统可分为反应检索系统(CARR )及合成分析系统两大类。反应检索系统实际是一 个计算机化的化学反应库，可以看做是化学文献的缩影。合 成分析系统一般是利用软件通过正分析法和逆分析法寻找 目标产物与原料之间的有效合成途径。三、化工研究中常用的软件3.1功能强大的 ACDI/Chemsketch这是一个免费软件 （部分功能受限 ），安装很简便。主要功 能和特点：绘制平面（C2D）和立体3D3化学结构式、反应式和 化学图形 ;其绘图功能十分强大， 具有丰富的化学图形绘制工 具，各种化学符号应有尽有 ;内置包括各种原子、 有机物

7、官能 团等基本结构的模具工具栏，使得绘制复杂庞大的有机物结 构式变得非常便捷，并且可以把绘制好的平面化学结构图直 接转换为立体图形 ：能够预测分子结构的基本参数如分子量、 摩尔体积、极性、密度、介电常数等 ;可对所绘制的分子结构 自动命名文 ） ，可提供有机物的同分异构体 （正版才有 ）等等。 其主要功能有：（1） 绘制化学结构图（2） 编辑文本和图形（ 3 ） 测算各项参数（4） 3D 转换和动态旋转3.2化学图文编辑工具 Chem/WindowChem Window 可用于绘制化学图形、化学实验装置 图、，化工工艺流程图等，是化学工作者在教学和科研中的有力助手，其主要用途有：（1 ） 编辑

8、化学方程式（2 ） 制作反映过程关系图（ 3） 绘制化学实验装置图（ 4） 绘制化工流程图3.3Chemoffice 系列软件Chemoflic 。是一套功能十分强大的化学专业应用软件， 它是由 ChemDraw , Chem3D 和 ChemFinder 等三个软件 组成的一个软件包，按发布时间有 2002. 2004, 2006 等版 本，根据功能和专业化程度又分为 Std, Pro 和 Ultra 三种版本， Ultra 版还包含 E-notebook 及 Chemlnfo 数据库，使其 应用性更强。（1） ChemDraw 的应用能够绘制和编辑高质量的化学结构图，识别和显示立体结构，具

9、有化学结构式与化学名称相互转换的功能 :由于内建有 NMR 数据库，能够与 Excel 数据兼容，能够进行网络数 据库信息检索等。（2） Chem 3D 的应用将2D图形转化为3D图形 利用Chern3D进行化学计算3.4数据处理软件 OriginOrigin 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。3.4.

10、1Origin 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: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。(Z)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 (FFT i.e.Fast Fourier Transform )、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。 Origin 的数据处理应用十分广泛，3.4.2用

11、Origin软件绘制实验数据曲线打开Origin,在Datai列表的A X和BY中输入实验 数据。（2）选定所有实 验数 据，依次 点击plat和“Line + Cymbol。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“ Axis Title，输入横坐标标题或纵坐标标题。 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。 选择曲线的类型、颜色和曲线上实验点的类型、 大小。（5）对曲线标记“标注”在实验图中任意处，右击“ Add Text，输 入标注文字，将所输入的文字拖动到指定位置，绘图过程完 成。

12、可把制得的实验曲线图，直接复制到 word等文档中。（2）是微软公司出品的一款的 软件，它有助于IT和商务 专业人员轻松地可视化、分析和交流复杂信息。它能够将难 以理解的复杂文本和表格转换为一目了然的 Visio图表。该软件通过创建与数据相关的 Visio图表（而不使用静态图片）来显示数据，这些图表易于刷新，并能够显著提高生产 率。使用 Office Visio 2007中的各种图表可了解、操作和 共享企业内组织系统、资源和流程的有关信息。四、结束语本文着重对计算机在化工领域的应用和化工中常用的软件进行了简单的研究。随着计算机技术的飞速发展，它在化工设计中的应用范 围日益扩大，由局部辅助发展到

13、全面辅助，计算机的发展对 化工设计的影响也越来越重要性已成为必然的趋势。对化工 设计而言，从由分子结构出发预测物质的物性到工艺过程的 设计、分析直至绘图，均可由计算机完成。计算机与化工两 者互相影响、渗透与结合，已经并将继续给化工设计带来影 响和改变。五、参考文献1殷 伟 .计 算 机 在 化 学 化 工 中 的 应 用 J. 中 国 科 技 信 息,2005,(2)2 温 福 星 . 计 算 机 在 化 工 中 的 应 用 J. 现 代 企 业 教 育,2009,(10)3徐顺 .计算机辅助化学研究与设计课程多媒体课件开发与课 程 建 设 A. 第九届全国大学化学教学研讨会论文集C.2007

14、.4许志宏 .化学化工学科与计算机技术的结合与发展 J. 计算机与应用化学 ,2008,25(9)5王勇.应用VB语言开发计算机读图软件A.第九届中国化工学会信息技术化工应用年会论文集 C.2003.6杨刚 .ChemWindow 6.0 在化学化工及教学中的应用 J. 化学教育 ,2003,24(10)7苏育志 ,张建华 .高等学校化学化工专业计算机辅修课程改 革设想 J. 广州化工 ,2002,30(4)8刘凯 .计算机仿真技术在化工教学中的应用 J. 科技信息,2009,(22)9方利国 .化工计算机应用课程教材编写心得 J. 广东化工,2009,36(7)徐抗成用 excel 处理稳定常数实验数据 兰州大学化工学院 2002 年 6 月