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浅谈计算机在化学中的应用

摘要：本文主要介绍了计算机在化学数据和图形处理、分析化学方向、化学教学等化学知识

中的应用。

关键词：计算机的应用分析计算软件教学

计算机在化学中的应用是近十几年来化学领域中最话跃的课题之一，计算机与化学结合

是化学学科发展的必然趋势。理论化学的发展比较缓慢，主要是因为它的计算工作量庞大，

非人力所能胜任。如量子化学，复杂体系的化学反应动力学、多组分体系的化学平衡、配位

化合物构型稳定化能的计算等，都需要计算机才能解决，所以计算机的发展促进了理论化学

的发展。化学学科中复杂计算对强大计算能力的依赖，海量化学信息对存储和管理能力的高

要求，化学反应的复杂性和微观性对虚拟现实的需求，化工过程对自动化的需求等等，都要

求化学工作者掌握现代计算机技术，驾驭计算机的能力已经成为衡量化学工作者能力的重要

尺度之一。以下为个人对计算机在化学应用中的几点浅见：

1在分析化学中的应用

1.1用于定量分析

计算机定量分析可以应用于无机、有机、天然物质、人工合成等各个方面。每一种化合

物或络合物都有自己的光谱图，如果样品是由多种化合街或络台物构成的多组分混台体系，

它们的光谱图必然产生相互重叠。由于组分问的相互干扰，使这种重叠的光谱图变得十分复

杂，给定量分析带来很大困唯。借助计算机，则可以方便地同时定量分析出重叠内的所有组

分。例如，在共聚合成工业中，乙烯、丙烯共聚物中的链区长度（CH基团的链长）对共聚

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物的性质（如柔软性等）产生重要影响。因此，在共聚物的生产中必须对CH基团链区进行

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定量分析。丙烯、乙烯共聚物红外光谱图是由CH、CH、CH重叠而成，因此可用计算机对这

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个谱图进行定量分析。

1.2用于仪器分析

原子吸收光谱在无机成分分析中占有十分重要的地位。为了进一步提高分析的灵敏度和

精确度，扩大光谱分析的应用范围，在原子吸收光谱领域中已开始把光谱分析技术同计算机

技术相结合。使用固定程序操作，用于连续分析、控制分析等场合，或者将原子吸收光谱测

定出的大量各种数据送人计算机进行数据处理。这样可以提高分析的准确度，选择最优化条

件，排除各类干扰因素及进行多元素分析等。

1.3计算机辅助分子结构解析

有机化合物的结构鉴定，通常需要采用各种光谱仪器记录包含有大量结构信息的谱图，

随着计算机的普及和发展，这些复杂的光谱谱图可以用计算机辅助完成解析工作。借助计算

机进行结构解析工作可分为谱图检索、模式识别和人工智能三种谱图检索系统，计算机只要

根据未知物的光谱谱图就能识别化台物，而无需其他数据，它的程序也比较简单。

2化学软件的应用

2.1分子结构的绘制

这一系列的软件有ISISDRA和ChemSketch等。ChemSketch用的较多，几乎可以绘制任

意的分子结构式，它是加拿大高级化学发展有限公司设计的多功能化学分子结构绘制软件包，

使用简单、操作方便。可以绘制二维分子结构式，并且能够将其快速地转换为三维的立体模

型，还可以绘制原子轨道、反应方程式和实验装置等，也可以生成各种图形文件和MOL格式

文件。

2.2数据处理和统计

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Orgin、SPSS、SAS和BMDP。其基本功能有数据管理、统计分析、输出管理。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。

2.3化工工艺流程的设计

化工工艺流程可以通过计算机辅助绘图（CAD）来完成，常用的软件有AutoCAD和

SmartDraw。利用计算机辅助设计工艺流程，速度快、效率高，可以随时对做出的方案进行

修改，做好的设计图可以直接打印出来。

2.4化学实验的模拟

化学实验是化学分析中一个重要的环节，由于某些条件的限制，有些实验无法进行。我

们可以利用计算机模拟某些化学实验，尤其是对于一些有危险性的、成本高的、开展难度大

的、费时的实验，计算机能够发挥更好的作用。这类软件有ChemLab、仿真化学实验室等。

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