浅谈计算机技术在化学领域中的相关应用

2018-12-20石珂璇湖南省湘西土家族苗族自治州民族中学

数码世界 2018年11期

石珂璇湖南省湘西土家族苗族自治州民族中学

引言：随着科学技术的发展，计算机技术已经渗透到了社会生活的各个领域，影响着人们的工作和生活的状态。21世纪是以计算机为核心的信息技术时代，已经渗透到生活的各个领域，不但影响着工作方式和生活状态。化学领域作为一门基础学科，长期以来是以实验为基础的。例如波谱分析，化工工艺流程，化学软件等。随着本文主要从化学软件，数据分析，有机合成以及计算机技术在化学教学中的应用对计算机技术在化学领域内的应用进行了较为详细的阐述，有助于人们对计算机技术的发展和应用产生更加深刻的认识。

1 实用软件在化学领域的应用

1.1 物质分析与立体模型

化合物的波谱图经常被人们用来确定化学物质的成分及其含量、化学结构和原子团等，是现代仪器分析得以快速推进的重要因素之一，被广泛应用于检测农药残余、分析凝胶电泳生化检测以及分子生物学领域。

随着计算机的高速发展，其在化学领域也起到了不可或缺的作用，其中重要的是用来绘制分子结构，其中，应用最广泛的是ChemSketch10.0。它几乎可以用来绘制任意化合物的分子结构。它使用简单，功能强大，不仅可以绘制二维分子结构式，还能够迅速地将二维分子结构式转换为三维的立体模型。计算机技术为化工领域的分子分析提供了很大的便利。

1.2 物质筛选与数据管理

ChemFinder 和ChemHandBook这两个类数据库管理系统是查询软件应用较为频繁的。而所应用到的化学物质非常繁杂，其产生的化学反应及所具备的化学属性的精细度对掌握程度要求比较高，因此借助这两类查询软件，有利于科研工作者在短时间查询到相关文献。可以根据生产和管理的需要，应用这些软件设立符合自己管理和查询习惯的数据库，应用起来非常方便。除了应用于生产和经营管理之外，科研部门开展技术研究和创新的时候，也经常需要在大量的文献资料中查找有关数据或者信息，单凭记忆或者手动查找相关文档、期刊或者信息数据在短时间内无法完成。而应用ChemFinder 或ChemHandBook软件以后，化学信息的检索就相当便捷了。只要输入与文献或者数据相关的期刊号、作者、出版单位、出版时间等关键词，计算机在几分钟之内就可以完成任务。如果查询出来的信息较为粗糙，此外可细化或者缩小关键词搜索范围或重新修订词语间逻辑关系，进行检索，提高搜索效率。

化学领域经常会用到各种数据，而且这些数据在进行管理和统计的时候需要非常复杂的过程。应用计算机技术可以解决这一问题。化学领域内经常用到的数据统计软件包括Origin、Spss 和Bmdp等，它们几乎都具备基本的数据管理、统计分析、线性模型构建和分析、回归或者聚类分析等功能，有的还可以进行数据简化和时间序列分析。相关计算机技术在化工领域数据管理的应用，为从业者提供了便利，提升了化工领域的效率。

1.3 模拟实验与流程绘制

化学实验对化工领域的各行业来说都是一个重要的环节，受条件所限，有些实验无法进行。利用计算机软件例如ChemLab和仿真化学实验室等软件系统来模拟某些化学实验可以达到相同目的。对于那些高危、高成本、难度大且花费时间较多的化学实验计算机能够发挥更好的作用以避免不必要的伤亡或者花费。

借助计算机辅助绘图(CAD )来设计和绘制化工工艺流程具有高效、快捷的优点，不仅可以随时修改已完成的方案，添加突发的灵感，而且可以把完工的设计图直接打印出来。此类常用的软件有AutoCAD 和SmartDraw。此外常用软件有AutoCAD 和SmartDraw均具有高效快捷的优点。

2 教学实践中的应用

计算机辅助教学是初高中教育阶段经常用到的辅助工具和常用的教学手段。计算机技术在化学教学中的应用，尤其是多媒体课件的应用，实现了课堂教学内容以声音、文字、图像和影像等多形式的表达和呈现，既形象又直观，在一定程度上降低了化学学科学习的难度，阐明教学难点，明确教学重点，时景演示实验，提高了课堂效率和学习效果。

3 合成模型优化

计算机辅助有机合成就是利用计算机较强的逻辑推理能力来推演出适用于某种有机化合物的合成方法、合成途径以及可能需要的反应条件。计算机有机合成主要分为经验型和非经验型[4]。

经验型计算机辅助有机合成会根据计算机已建好的、有经典文献可查的反应数据库数据来完成有机合成，优点是成功率高，缺点是，合成路线受到限制，难以产生新的反应。非经验型辅助有机合成会把问题推理化和程序化，对归纳好的有机化学反应建立特定的数学模型，拆分给定的复杂分子并给出可能的起始原料。此方法能够给出多种设计方案，但是准确性有所欠缺，条件的不确定性较大，结果经常处于未知状态。