浅谈化学与电脑编程的关系

浅谈化学与电脑编程的关系随着计算机的飞速发展，计算机在化学中的应用范围及深度也在不断扩展和深入。从专业文献的撰写、实验数据及图形的处理、工程问题的编程求解，到化学过程流程的计算与模拟，都需要借助计算机及相应的软件来完成。因此，学习和掌握利用计算机来解决化学化工行业中的各种问题，已是化学类专业的本科生的基本要求。在科技飞速发展的今天，电脑信息技术与各行各业进行了有效的结合。在这个平台上，计算机已经提供了一个全新的人类沟通新方式。面对强大的计算机功能，它也已经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。一、计算机在化学中的应用计算机是一种多功能的设备,可用于计算、拟合模拟、制表、绘图、选择、判别、存贮、检索、统计、管理、自动控制、人工智能、专家系统等方面计算机在分析化学中的应用简称计算分析，其内容有：

数据处理

利用一元统计，可对同一项目的若干次测量数据进行统计处理，计算置信区间、标准误差、变动系数等。利用二元统计，可以计算含量与滴定体积或浓度与吸光度之间的直线方程（线性回归法）。用程序型计算器也能迅速完成这些计算。二、用Flash开发有机化学实验CAI课件想象一下，未来的计算机会成为什么样子?假如有人说，让像果冻一样的物质去思考，去表达同情心，你觉得可能吗?对于早已习惯和熟悉了棱角分明的显示屏、主机和鼠标的现代族而言，把计算机想象成为一团软软的、滑滑的、没有固定形状的果冻，确实有点异想天开。然而，英国布里斯多大学计算机专家安德鲁正在做着这样的梦，他的梦想是，用离子替代电子，用果冻一样的物质替代硅芯片和电路板。大多数人累了的时候，一般是喝杯咖啡，或者是到户外去散步，呼吸一下新鲜空气。安德鲁却与众不同，当他觉得脑子有些不大灵光，需要点额外刺激时，就让他的机器人用金属手指划拉一下一个盛满化学液体的盘子。这一盘子的化学液体，就是安德鲁所设计的液体计算机的”大脑”原型。离子波的形成和扩散，就是化学计算机的“思考”过程。当运行速度变慢时，“大脑”就会对机械手发出指令，将金属手指浸到盘子中去，摇晃一下那些神奇的化学液体。安德鲁现在所设计的化学计算机，还只是简单地模仿人类的手臂和大脑之间的反馈过程，他的志向是，要设计化学处理器，把计算机硬件装到瓶子里去。经过10多年的研究，安德鲁现在已开发出液体逻辑门，并认为他所设计的阵列具有无限的自我重组和修复能力。计算机巨人IBM也认为，利用这种阵列技术，有可能设计出功能强大的新型计算机芯片。此外，安德鲁还有另外一个雄心勃勃的目标，即进一步加强“鼓波”的能力，使之无愧于液体脑的称号。为了证明液体脑的概念潜力无限，前途光明。安德鲁特别设计了液体脑的载体——更好地与化工设计相结合，也是化工专业学生应掌握的专业技能之一。五化学化工数据处理和分析技能处理收集的化学数据是使用计算机的主要优势之一。这不但要求学生具有一定的计算机应用能力，还应具有一定的数学知识背景。常用的数据处理方法及数学模型包括：最小二乘拟合、线性回归分析、方差分析、插值、数据平滑、实验设计等。目前两款通用的软件为：Origin。它们可根据需要对实验数据进行数值计算、统计、傅里叶变换、曲线拟合以及制图等等。另外，MATLAB由于其强大的数学处理能力也正日益受到化工分析领域的重视。Origin是美国公司推出的数据分析和制图软件，是公认的简单易学、操作灵活、功能强大的软件，既可以满足一般用户的制图需要，也可以满足高级用户数据分析、函数拟合的需要。目前最新版本为Origin7.5。Origin7.5是功能强大的数据分析及科学绘图软件，利用其计算命令能够非常方便地进行线形和非线形拟合、插值、微分、积分等数值计算，是解决化工动力学、热力学、工艺优化设计及化学分析中数值计算问题的有力工具。MATLAB是由美国公司开发的数学分析工具，目前，该软件已经更新到MATLAB7.7。MATLAB是一种高性能数值计算的科学计算语言，它以矩阵作为基本数据单位，适用于线性代数、数理统计、数字信号处理、动态系统仿真、自动控制等领域。MATLAB在化工的数值计算和化工流程模拟等领域具有较大优势。六化学教育辅助软件计算机在教育领域已经取得了巨大的成功，如我们常用的PPT教学以及各种教学仿真软件等等。尤其在化工领域，由于涉及到复杂的化学结构和许多化学实验，利用计算机及网络等电子化教育大大增加了化学教育的形象性和直观性，激发了学生的学习兴趣，同时，这些教学性质的软件也可应用于各种培训和工程咨询领域，因此，了解一些化工方面的专业教育软件也是必备技能之一。虚拟化学实验室。它是一个交互式的化学实验模拟工具，可以像在实验室做实验一样操作其中的各种仪器和设备来进行各种预设的实验，也可利用该软件提供的实验平台进行用户自己设计的实验。虚拟化学实验室使用户可以用相对实际实验很少的一部分时间来快速预习化学实验，当实际实验中我们就可以着重强调危险因素和实验技术。它是预习实验、演示实验、准备实验、进行危险实验和由于时间原因不能进行的实验的理想工具。化学平面符号录入软件。是加拿大ACD公司专门开发的用于编辑化学分子式、化学仪器等化学图形的工具软件。现在可从该公司网站上得到免费的ACD/ChemSketch11.0。它主要解决有机化学，生物化学中常见的化学论文、化学试卷以及平面化学教学课件中化学符号、反应方程式、轨道反应方程式和结构式的构建与表达问题。并且提供了模拟三维分子结构的工具以建立分子微观三维立体结构，还可以按各种模式、各种角度随意进行旋转、观察。Ms功能强大的三维化学空间结构的构建与表示软件，该软件是由美国公司公司生产的，能很好表现生化大分子的三维空间结构。其主要用于有机高分子、生物大分子和各类氨基酸、蛋白质立体空间的表示。该软件自带了一个复杂化学分子图库，其中有一些生化分子可供选择。我们也可以利用该软件制作具有三维结构的分子。制作好的分子可以查