hit计算化学第一章-理论概述解析
化工计算绪论及第一章
（1）kcal/S;(2)kW;(3)erg/S;(4)kgf· m/S;(5)Btu/S;
(6)lbf· ft/S. 500kcal 75% 1q 解： 60s
10 min 1 min 0.625kcal / s
4.187kJ 2q 0.625kcal / s 2.617kW 1kcal
米制
绝对单位制——以长度、质量和时间为基本单位。
CGS制 cm、g、s ；MKS制 m、kg、s。
工程单位制——以长度、力和时间为基本单位。
m、kgf、s 。
1 —3
英制
英尺•磅 秒（FPS)制 以 ft、lb和s为基本单位。 英国工程制 以 ft、lbf和s为基本单位。 美国工程单位制以 ft、lbm和lbf和s为基本单位。
2
5 3 0 . 9869 10 atm 10 l 2 2 3 (4) E 9.6510 J 9.6510 Pa m 1Pa 1m3
9.524104 atm l
0.2248 lbf 3.2808ft (5) E 9.6510 N m 0.07117ft lbf 1N 1m
2
7 10 erg 2 (6) E 9.6510 J 9.65105 erg 1J
１－４以表面张力为0.005lbf/ft，换算成： dyn/cm、kgf/cm、N/m。
解：
4.4482105 dyn 1 ft 0.005lbf ft 72.969dyn cm 1lbf 30.48cm
1－1、在某次试验中需要气体压力为 2×106dyn/cm2,试求此压力相当于多少: (1)Pa;(2)kgf/cm2;(3)lbf/m2;(4)MN/m2。
105 N 104 cm2 5 2 解： (1) P 2 10 dyn cm 2 10 N / m 1dyn 1m 2
计算化学第一章ppt课件
2000年 第一届国际结构基因组会议 召开，美、英、法、德、加拿大、 荷兰、以色列、意大利、日本9个国 家开始结构基因组计划的合作； 2003年 Pengyu Ren和Jay W. Ponder提出了水的AMOEBA模型， 这是一种可极化的水的结构模型；
计算化学的历史和涉及
计算化学这一门边缘科学历史很 短，但涉及面很广， 在计算机方面包括——硬件 软件 语言 计算方法
三、
对计算机化学学科的认识 学科交叉天地宽
现状及前景
化学中可以直接转化为能有效地应
用计算机来解决的形式数学 (Formal mathematics) 的问题
还不多，绝大多数化学知识的信
息量大，又多是经验的和各种数
据类型相混杂的。
现状及前景
化学仍然是需要化学家的经验
和直觉的科学，它的这一特 性阻碍了用计算机解决化学
所以：计算化学是用 于化学研究的一种方 法学，是一种越来越 重要的工具。
计算化学的历史和涉及 1925年,Heisenberg发表了第 一篇量子力学的文章，一个 新的学科---“计算化学”诞 生了；
1933年,Bernal, J. D.和 Flowler, R. H提出了水的原 子模型;
1946年,Frank Westheiner完成了第一 次分子力学计算； 1959年,Kauzmann提出 疏水作用是稳定蛋白质结 构的主要作用的一种；
石油化工
生化
药物
有机合成
选矿
高温冶金
材料科学
什么是计算化学
计算化学在更广泛 的意义上又可称作 “计算机化学”。它 是化学、数学、计算 机科学等学科交叉的 新兴学科。
计算化学是化学的一个分支， 但不属于真正意义上的化学， 它是利用数学、统计学和计 算机科学的方法，进行化学、 化工的实验设计、数据与信 息的处理、分类、解析和预 测。
第1章+化学概论绪论
1803年创立科学原子论(化学原子论)，揭示了各种化学 定律、化学现象的内在联系，成为说明化学现象的统一 理论，完成了化学领域内一次极为重大的理论综合。
元素是由非常微小的、看不见的、不可再分割的原子组 成；原子既不能创造，不能毁灭，也不能转变，所以在 一切化学反应中都保持自己原有的性质；同一种元素的 原子其形状、质量及各种性质都相同，不同元素的原子 的形状、质量及各种性质则不相同，原子的质量(而不 是形状)是元素最基本的特征；不同元素的原子以简单 的数目比例相结合，形成化合物。化合物的原子称为复 杂原子，它的质量等于其组合原子质量的和。1807年道 尔顿发表“化学哲学新体系”，全面阐述了化学原子论 的思想。 科学原子论创始人
元素周期律的发现
1869年，门捷列夫和德国化学家迈尔(J. L. Ｍｅｙｅｒ, 18301895)独立发现元素周期律。二者都是在编写教科书过程中完成 这一重大发现的。迈尔对元素性质研究偏重于物理性质，而门捷 列夫则更多地着眼于元素的化学性质。 元素周期律的发现在化学发展史上具有划时代的意义，它把看起 来孤立的杂乱无章的化学元素知识，纳入到一个严整的自然体系 之中，揭示了自然界一最基本的规律，使化学研究进入了系统化 阶段，使化学发展史上继原子论之后一次重大的综合，成为化学 的主要基石之一。
拉瓦锡的另一项重大成就是以科学元素说取代了传统思辨 的旧元素论。 拉瓦锡首次给元素下了一个科学和清晰的定义：“元素是 用任何方法都不能再分解的简单物质”。 首次列出了当时符合这个定义的包括33种物质元素表。 由于这些贡献，拉瓦锡被称为“近代化学之父”。
英国化学家道尔顿（1766-1844）
普通化学 （化 学 概 论）
General Chemistry
《计算化学简介》课件
3 分子模拟在纳米材料研究中的应用 4 计算机辅助药物设计
通过模拟纳米材料的结构和性质，提供设 计和优化纳米材料的指导。
利用计算方法筛选药物分子，加速新药开 发和优化过程。
计算化学未来的发展方向与挑战
大数据和人 工智的应用
利用大数据和人工 智能技术，提高计 算化学的速度和准 确性。
宏观化学过 程的计算模 拟
发展能够模拟宏观 化学过程的计算方 法，如催化剂反应 和材料合成。
多尺度计算 的发展
将不同尺度的计算 方法结合，实现对 分子和材料性质的 准确预测。
挑战与机遇
面临着大规模计算、 能源和环境问题等 挑战，同时也具备 推动计算化学发展 的巨大机遇。
通过计算和分析分子的轨道来预测和解释其性 质和反应。
常用的计算化学软件工具
如Gaussian、VASP和GAMESS等，提供各种计算 化学方法和模拟工具。
计算化学在化学研究中的应用
1 结构优化和反应动力学模拟
2 化学反应机制的研究
通过计算方法优化分子结构，模拟和预测 化学反应的速率和机理。
揭示化学反应的过程和机理，为实验设计 和化学品的合成提供指导。
2
发展历程
经过半个多世纪的快速发展，在理论、方法和应用方面都取得了重大突破和进展。
3
应用领域
被广泛应用于药物设计、材料科学、反应机制研究等领域，对推动化学发展起到了积 极作用。
计算化学所需的数学和物理基础知识
量子力学基础
研究微观粒子的行为和性质，是计算化学的 基石。
统计力学
研究集合中的微观粒子的统计性质，为模拟 和预测宏观行为提供基础。
《计算化学简介》
计算化学是研究如何运用计算方法解决化学问题的学科。本PPT课件将介绍计 算化学的概念、发展历史、基本方法和常用软件工具、应用领域以及未来发 展方向和挑战。
计算化学-第一-二章
原子的化学位移上（NMR) • 可以解释很多环化合物的稳定性差别
D. 化学反应机理
化学反应机理的研究主要在于确定其单 步反应的过渡态, 即势能面上的鞍点。
反应物
பைடு நூலகம்
产物
与确定分子的最稳定构型不同, 要研究反应 机理, 必须找到势能面上的鞍点, 在此鞍点处, 振动频率有且只有一个频率是虚数.
View 这里面的选项都是于分子的显 示有关的，如显示氢原子，显示键， 显示元素符号，显示哑原子显示坐 标轴等
可从GVIEW 中直接向高斯提交计算。这是GVIEW 作为高斯软件配
Calculalte： 套功能的重要体现。从所给的对话框中可以选择工作类型Job Type
（如优化，能量或频率等）;计算方法Method（如半经验方法，HF 方法，DFT 方法，MP 方法等，还可以选定基组）;Title(对所要做的 计算给一个说明，以备以后的查看) Link 0（给检查点文件命名，还 可以在此用RWF 命令设置临时数据交换文件的大小）； General, Guess,（这两个选项主要是给出体系中各原子的连接关系及如何给出 初始猜测）；NBO（可在此设定NBO 计算）,PBC（可在此设定晶体 的有关计算）,Solvation（可在此设定溶液中的计算，除了选择溶剂 外，还要选择模拟溶剂的理论模型）
此时会出现右边的窗口
根据C-F键的长度在 0.675和 2.700之间的方框内进行C-F键 的调整。完毕后点击OK即可。
(6)．双击GVIEW界面上的 图标，出现以下窗口 这是GVIEW里内置的链烃库，选中乙烷
(7).在工作窗口内空处点左键
鲁科版高中化学选修第一章课件解析
为了使实验结果准确，常进行2－3组实验，取测 量所得数据的平均值作为计算依据。
次
起始温度t/ºc
终止温度温度差
数 盐酸 氢氧化钠 平均值 t/ºc
t/ºc
1
23.5
23.2
23.4
26.5
3.1
2
22.0 22.4
22.2 25.4 3.2
3 25.0 25.4 25.2 28.2 3.0
Q =－C0m （t2－t1）
（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的
中和热数值__偏___小____（填“偏大”“偏小”“无影
响”）。
（4）实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，
所放出的热量 不等 （填“相等”“不相 等”），所求中和热__相__等______
反应热数据来源： 实验测量和理论计算
Q＝生成物能量－反应物能量
=反应物的键能-生成物的键能
能 量
反应物Biblioteka 能 量生成物放热
Q＜0
吸热
Q＞0
生成物 反应过程
放热反应： Q＜0 吸热反应： Q＞0
反应物 反应过程
三、反应热的来源－实验方法测定 中和热及中和热的测定
所需仪器与试剂:
大烧杯（500 mL）、 小烧杯（100 mL） 温度计、 量筒（50 mL）两个、 泡沫塑料或纸条、 泡沫塑料板或硬纸板（中心 有两个小孔）、 环形玻璃搅拌棒。 0.50 mol/L 盐酸、 0.55 mol/L NaOH溶液
若我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1 g/cm3， 且中和后所得溶液的比热容为 4.18 J/（g·℃)
已知 V酸=V碱=50 mL。 c酸= 0.50 mol/L c碱=0.55 mol/L。 ρ酸=ρ碱=1 g/cm3
高中化学第一章知识点总结
高中化学第一章知识点总结
化学基本概念：
物质：包括元素和化合物。
元素是由同种原子组成的纯物质，而化合物是由不同元素按一定比例结合而成的物质。
原子：由质子、中子和电子组成。
质子带正电，中子无电荷，电子带负电。
元素周期表：按照元素的原子序数排列，同一周期上的元素具有相似的化学性质，同一族的元素具有相似的反应性。
化学反应：
定义：物质发生变化时，原有的物质消失，新的物质形成的过程。
反应物和产物：参与反应的起始物质称为反应物，反应后形成的新物质称为产物。
化学方程式：描述了化学反应的物质的种类和数量关系，包括反应物和产物的摩尔比例关系。
化学计量：
摩尔：化学中物质的计量单位。
摩尔质量：一个物质的摩尔质量可以通过元素的原子质量相加得到。
化学计量比：反应物和产物之间的摩尔比可以通过化学方程式中的系数确定。
质量守恒定律：在一个封闭系统中，反应前后的质量总和是相等的。
物质的分离和提纯：
常见的物理方法：蒸发、结晶、升华和过滤等，这些方法都是基于物质的物理性质的差异。
离子的检验：需要选择适当的试剂进行检验。
简单设计：能够根据物质的性质设计简单的物质分离与提纯过程。
实验安全：
严格按照实验操作规程进行操作，避免或减少实验事故。
注意五防：防止火灾、防止爆炸、防止倒吸引起爆裂、防止有害气体污染空气、防止暴沸。
这些知识点构成了高中化学第一章的主要内容，为后续更深入的学习打下基础。
请注意，不同版本的教材可能有些许差异，建议参考具体的教材内容进行学习。
大一基础化学第一章知识点
大一基础化学第一章知识点化学是一门研究物质组成、性质、结构、变化以及这些物质间相互作用的科学。
作为一门基础科学，化学为我们理解和解释自然界中发生的各种现象提供了重要的理论基础。
在大一的化学学习中，第一章通常是关于化学基础知识的学习，让我们一同回顾一下这一章的内容。
一、化学的定义和分支学科化学的定义是一个广义的概念，它涵盖了众多的分支学科。
化学主要分为有机化学和无机化学两大学科，有机化学研究有机化合物，而无机化学则研究无机物质。
此外，还有物理化学、分析化学、生物化学等分支学科。
这些不同的学科研究不同的化学现象和性质，但它们紧密联系，相互影响。
二、物质的组成和性质物质是所有能够占据空间、具有质量和体积的物体的总称。
物质的组成和性质是化学研究的核心内容。
在大一基础化学中，我们学习了原子和分子的概念。
原子是物质的基本粒子，由质子、中子和电子组成。
分子则由两个或多个原子通过共价键结合而成。
基于这些基本单位，我们可以了解物质的结构和性质以及它们的相互作用。
三、化学反应和化学方程式化学反应是物质之间发生的变化，它导致原有物质的性质和组成发生变化。
在化学反应中，原料被转化为产物。
化学方程式是描述化学反应的方法，通过化学方程式，我们可以了解反应物和生成物的种类和比例关系。
例如，反应物A与B发生反应生成产物C和D，可以用方程式表示为：A + B → C + D。
在方程式中，反应物通常在方程式的左侧，而产物则在右侧。
四、化学计量学化学计量学研究化学反应的量的关系。
在化学反应中，反应物和产物的量可以通过化学方程式中的化学计量关系来确定。
摩尔是化学计量学的基本单位，表示了物质中含有的化学实体的数量。
摩尔质量是一种与摩尔相关的质量单位，用来表示单个摩尔的物质的质量。
通过摩尔质量和化学方程式，我们可以计算物质的质量和摩尔的变化。
五、溶液和溶解度溶液是由溶质溶解在溶剂中形成的混合物。
在大一化学中，我们学习了浓度和溶解度的概念。
大一化学第一章知识点小结
大一化学第一章知识点小结化学是一门研究物质组成、性质和变化的科学，其应用广泛，影响深远。
作为大一学生，我们首次接触到了化学的基础知识，本文将对大一化学第一章的重要知识点进行小结。
一、物质的组成物质是由原子构成的，而原子又由质子、中子和电子组成。
质子带正电荷，中子是中性的，电子带负电荷。
原子的核心由质子和中子组成，电子绕核心运动。
元素是由具有相同质子数的原子组成的，化学符号用来代表不同元素。
二、化学方程式化学方程式用来描述化学反应过程。
反应物是发生反应之前存在的物质，而生成物是反应后形成的物质。
化学方程式中化学式的左右表示物质的质量守恒。
三、元素周期表元素周期表是按照元素的原子序数排列的，并且将相似性质的元素排列在同一列。
周期表分为主族元素和过渡元素两大类，每个元素都有自己的化学符号、原子序数和原子量。
通过周期表，我们可以了解元素的周期性和周期规律，例如原子半径、电离能和电负性等。
四、离子和离子键离子是带电的原子或分子，其中带正电荷的称为阳离子，带负电荷的称为阴离子。
离子通常通过电荷的静电相互作用形成离子键。
离子键的形成通常是由金属与非金属之间的电子转移引起的。
离子键的特点包括高融点、不导电和脆性等。
五、共价键和分子共价键是由两个非金属原子的电子共享形成的，形成的物质通常为分子。
在共价键中，原子通常通过共享电子外层轨道上的电子来实现稳定。
共价键的特点包括低融点、不导电和柔软等。
六、有机化合物有机化合物是由碳和氢以及其他元素组成，是生命体系中重要的一部分。
有机化合物的特点包括一定的碳-碳键和碳-氢键，通常具有较低的熔点和沸点。
有机化合物可以通过各种不同的反应进行合成和分解。
七、溶液和溶剂溶液是指溶质完全溶于溶剂中形成的均匀混合物。
溶液通常包括固体溶解于液体、气体溶解于液体以及固体溶解于固体等情况。
溶液中溶质的质量分数或浓度可以用于描述溶液的浓度。
八、氧化还原反应氧化还原反应是指电子的转移过程。
在氧化还原反应中，原子或离子失去或获得电子，形成氧化物和还原物。
普化大一第一章知识点
普化大一第一章知识点现代化的社会中，科学已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。
在我们追求知识的道路上，化学无疑是一门重要的学科。
化学作为一门基础科学，研究物质的组成、性质、变化以及与能量之间的关系。
它向我们展示了一个奇妙的世界，让我们能够更好地理解自然现象，并推动着科技的发展。
第一章是化学的基础章节，主要介绍了化学的定义、基本概念和基本原理。
我们来一起回顾一下这一章的知识点。
1. 化学的定义化学是研究物质的组成、性质、变化以及与能量之间的关系的科学。
在现代化学中，我们主要研究无机化学、有机化学和物理化学等不同领域。
2. 物质和能量物质是构成宇宙的基本实体，具有质量和体积。
能量是物质存在时所具有的运动或变化的能力。
物质和能量之间有密切的相互作用关系，化学反应就是物质和能量之间转化的过程。
3. 物质的分类及性质根据物质的组成和性质，可以将物质分为元素和化合物。
元素是组成物质的基本粒子，化合物是由不同元素以一定比例结合而成的物质。
物质还有一些基本性质，如质量、体积、颜色、气味、密度等。
4. 物质的状态和变化物质可以存在于不同的状态，主要有固体、液体和气体。
物质的状态变化包括溶解、融化、蒸发、冷凝、升华和凝固等过程。
5. 元素周期表元素周期表是化学中的重要工具，用于系统地组织和分类元素。
元素周期表按照元素的原子序数和化学性质进行排列，可以提供元素的基本信息，并揭示元素之间的规律和趋势。
6. 基本原子结构原子是构成元素的基本单位，由原子核和电子组成。
原子核由质子和中子组成，电子围绕原子核的轨道上运动。
原子可以通过核电子式来表示，如氢原子H、氧原子O等。
7. 化学键化学键是原子之间的相互作用力，用于连接原子形成分子。
常见的化学键包括共价键、离子键和金属键等。
化学键的形成和断裂与物质的性质和变化密切相关。
8. 化学式和化学方程式化学式用来表示化学物质的组成，化学方程式用来描述化学反应的过程。
化学式和化学方程式可以通过一定的规则进行书写和平衡。
计算化学 第一章Schr
量子化学
15
量子化学
16
量子化学
17
量子化学
18
量子化学
19
量子化学
20
量子化学
21
量子化学
22
量子化学
23
量子化学
24
量子化学
25
量子化学
26
量子化学
27
量子化学
28
量子化学
29
量子化学
30
量子化学
31
量子化学
32
量子化学
33
量子化学
34
量子化学
35
量子化学
MNDO的局限性： 1、对空间拥挤的分子结果太不稳定，如：季戊烷； 2、对四元环的分子计算结果太稳定，如：立方烷； 3、对氢键处理不恰当，如：水的二聚体； 4、对高价化合物计算结果太不稳定，如：硫酸； 5、对芳环上的氧化取代计算结果为非平面，但实际并非如此， 如：硝基苯； 6、对过氧键计算结果系统偏短约0.017nm； 7、对醚中的C-O-C键角计算结果约比实验值大9o。 ……
44
量子化学
（1）一维含时Schroedinger方程
( x, t ) 2 2 ( x, t ) V ( x, t ) ( x , t ) 2 i t 2m x
其中: ħ = h/2π; (x,t) 为 波 函 数 (wave function / state function), 描述体系的状态 ( 量子 态 ), |(x,t)|2dx 表示 t 时刻 , 在 x － x + dx 间找 到粒子的几率，即，量子力学基本假设I (Postulate I)； V(x, t) 为体系的位能函数。
－Dirac本人对量子力学在化学上的应用 前景十分悲观。 －1952年H. Schull等三人用手摇计算机花 两年才完成一个N2分子的从头算。 －有人断言：用尽世界上的纸张恐亦无 法完成一个Fe原子的计算。 50
计算化学--总结ppt课件
化学模型的应用
1.模型的建立
2.分子的稳定构形
3.分子的各种谱图 3.化学反应的机理
4.分子中的化学键
5
2 GaussView使用简介
一、构建高斯的输入文件 二、以图的形式显示高斯计算的结果
6
3 单点能计算
单点能计算是指对给定几何构型的分子的能量以及性质进行计算。可用 于： 1.计算分子的基本信息 2.分子构型优化前的检查 3.由较低等级计算得到的优化结果上进行高精度的计算 4.计算条件下，体系只能进行单点计算 5.单点能的计算可以再不同理论等级，采用不同基组
异 采用经典物理对分子进行处理，方法便 基于薛定谔方程，采用量子化学方法对分子进
宜。
行处理，主要有半经验方法和从头算方法。
缺点：具有针对性、忽略电子
缺点：从头算的计算量很大
同 1.计算分子的能量 2.进行几何优化 3.计算分子内运动的频率
密度泛函（Density Functional Methods） 采用泛函（以函数为变量的函数）对薛定谔方程进行求解。由于此方法包含 了电子相关，其计算结果要比HF方法好，计算速度也快。
8
5 频率计算
1.红外和拉曼光谱（频率和强度） 频率分析的计算要采用能量对原子位置的二阶导数 2.为难进行的优化计算力常数 力常数是能量对坐标的导数 3.确认所优化构型的性质 无虚频表明所得结构式具有极小值的构型，一个虚频表明优化得到的是 过渡态，两个以上的虚频表明优化所得到的是高阶鞍点。 4.计算零点能和热能(用于对总能量的矫正)以及其他的如熵和函等热力学 性质。 计算的输入：同时设置几何优化和频率分析（Opt+Freq）
反应的模拟计算；耦合簇方 法和QCI方法提供高于MP4等 级的处理电子相关的方法
计算化学总结(1)
计算化学课程纲要绪论•什么是计算化学（定义）计算化学是根据基本的物理化学理论（通常是量子化学）以大量的数值运算方式来探讨化学系统的性质。
广义上讲，计算化学是一门涉及多种学科的边缘学科，在更广泛的意义上又可称作“计算机化学”。
它是化学、数学、计算机科学等学科交叉的新兴学科。
计算化学是化学的一个分支，但不属于真正意义上的化学，它是利用数学、统计学和计算机科学的方法，进行化学、化工的实验设计、数据与信息的处理、分类、解析和预测。
所以：计算化学是用于化学研究的一种方法学，是一种越来越重要的工具。
计算化学这个名词有时也用来表示计算机科学与化学的交叉学科。
•计算化学的地位（整理）计算化学促进化学界的研究方法和工业界的生产方式不断革新，是绿色化学和绿色化工的基础，是联系化学化工为国民经济可持续性发展服务的桥梁。
中科院院士徐光宪先生在其报告中称“理论化学和计算化学的基础及应用研究”是21世纪化学的11个突破口之一。
1998年诺贝尔化学奖授予W.Kohn和J.A.Pople。
颁奖公告说：“量子化学已经发展成为广大化学家所使用的工具，将化学带入一个新时代，在这个新时代里实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质。
化学不再是纯粹的实验科学了。
”•计算化学的过去、现在和未来（了解）发展：计算化学是连接化学、化工与数学、统计学、计算机科学、物理学、药物学、材料科学等学科高度交叉、相互渗透的新的生长点，是许多实用技术的基础，并深受当今计算机与网络通讯技术飞速发展的影响，而处在迅速发展和不断演变之中。
以量子化学计算为代表的计算化学发展史以化工过程计算机控制为代表的化工过程自动化发展史计算数学与分析化学相结合的发展史计算机网络技术在化学信息收集方面的应用计算机模拟技术在化学化工模拟中的应用•计算化学主要研究内容（方法、过程等概括）包括化学数据库、化学人工智能、分子结构建模与图像显示、计算机分子模拟（分子力学和分子动力学）和量子化学计算的体系数据和性质的综合分析，从而设计分子和合成路线，数据采集、统计分析及其他应用，化学CAI。
化学第一章知识点总结大一
化学第一章知识点总结大一化学是一门研究物质组成、性质及变化的科学，它在我们日常生活中无处不在。
作为大一学生，我们首先需要了解化学的基础知识，这将为我们日后更深入的学习奠定坚实的基础。
本文将对大一化学第一章的知识点进行总结和回顾。
一、化学基本概念1. 分子：化学中最基本的单位，由一定数量的原子通过化学键结合而成。
2. 元素：由具有相同原子序数的原子组成的纯物质。
3. 化合物：由两个或更多不同元素的原子通过化学键结合而成的物质。
4. 反应物和生成物：发生化学反应时，原有的物质为反应物，生成的新物质为生成物。
二、原子结构和元素周期表1. 电子结构：原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕核运动在不同能级上。
2. 元素周期表：根据元素的原子序数将元素排列，相邻元素的性质有规律地变化。
三、原子量和摩尔1. 原子量：元素相对于碳-12同位素的质量，用原子单位表示。
2. 摩尔：摩尔是物质的量单位，摩尔质量等于该物质的相对分子质量或相对原子质量的和。
四、能量变化和反应速率1. 能量变化：化学反应中，反应物转化为生成物时伴随着能量的放出或吸收。
2. 化学反应速率：化学反应发生的速度，受温度、浓度、催化剂等因素的影响。
五、化学方程式和化学计量1. 化学方程式：用化学符号表示化学反应的分子和物质之间的相互作用。
2. 化学计量：根据不同元素的原子量和化学反应的平衡，确定反应物和生成物的质量和摩尔比。
六、液体和气体1. 液体：分子之间有一定的相互吸引力，没有规则的排列方式，固定体积、可流动。
2. 气体：分子之间距离较大，通过碰撞扩散运动，容易压缩和膨胀。
七、溶液和离子溶液1. 溶液：由溶质和溶剂组成的混合物，可以是固溶体、液溶液或气溶液。
2. 离子溶液：溶解度较高的离子化合物在溶液中解离成离子。
八、酸碱和中性物质1. 酸：能够释放H+（质子）的物质。
2. 碱：能够释放OH-（氢氧根离子）的物质。
3. 中性物质：在水溶液中不产生H+或OH-离子的物质。
化学选修一第一章知识点总结
化学选修一第一章知识点总结
哎呀呀，化学选修一第一章，那可真是个神奇的世界！
咱先来说说化学反应与能量。
就好比我们跑步，跑累了就没力气了，这能量就消耗啦。
化学反应也一样，有的反应会放出能量，像燃烧煤炭，“呼呼”地发热发光，这不就是把化学能变成热能和光能了嘛！那反过来，有的反应就得吸收能量，就像植物光合作用，把阳光的能量存起来。
你说神奇不神奇？
再讲讲化学反应热的计算。
这就像我们算零花钱一样，得精打细算。
给你个例子哈，比如氢气和氧气反应生成水，我们得知道它们反应放出了多少热，这就得好好算一算啦。
要是算错了，那可就糟糕啦，就像你买东西算错账，多花了冤枉钱！
还有盖斯定律，这可难不倒我！它就像走迷宫，不管你从哪条路走，最终到达终点的距离都是一样的。
化学反应也是这样，不管经过多少步，总的反应热是不变的。
是不是很有趣？
我同桌小李就总是搞不懂这些，他老是皱着眉头问我：“这咋这么难啊？”我就告诉他：“别着急，多想想，多练练，肯定能懂！”
老师上课的时候也讲得特别清楚，她说：“同学们，这就像搭积木，一步一步来，别着急。
”
你说，化学是不是很有意思？它让我们看到了物质之间奇妙的变化，就像变魔术一样！
我觉得呀，化学选修一第一章虽然有点难，但只要我们用心去学，多思考，多练习，就一定能掌握这些知识，在化学的世界里畅游！。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
分子模型的适用范围
• 可以把分子结构, 性质和反应性能模型化 • 可以进行简单的定性解释, 也可以得到精 确的定量的结果 • 可以瞬间计算完成, 也可能花费超级计算 机几个月的时间 • 必须平衡计算成本和模型方法的精确度
简单搭建的分子模型
• 从一些标准的结构或部分来搭建 • 键长和配位都是固定的 • 从一些分子的结构来可以得到很好的定 性模型 • 便于使用而且很容易实现 • 可以对分子的三维结构给出直观的认识 • 对于分子性质, 能量或反应性能却一无所 知
计算机辅助化学过程综合与开发； 化学中的人工智能方法等。
化学数据库 化学人工智能 分子结构建模 与图象显示
计 算 化 学
计算机 分子模拟 量子化学计算 数据采集、统计 分析及其它应用 化学 CAI
分子力学 ( MM )
分子动力学 (MD & MC)
体 系 数 据 和 性 质 的 综 合 分 析
从头算分子轨道方法 • 使用完全的 Schrö dinger 方程, 得到更精 确的电子分布 • 可以系统地进行改进, 直至达到化学精度
– 化学精度: 键长0.02A, 键角2o, 键能 2kcal/mol
• 不需要参数, 也不用实验来校准 • 可以描写结构, 性质, 能量和反应性能 • 计算成本高
密度泛函理论
• 使用完全的 Schrö dinger 方程, 原理上可 以得到准确的电子分布 • 可以很容易达到很高的精度, 但是无法系 统地改进到化学精度 • 需要一些猜测泛函和参数, 体系的适用性 必须用实验来校准 • 可以描写结构, 性质, 能量和反应性能 • 计算成本中等
总结
分子力学 (Molecular mechanicsm) 半经验方法 (Semiempirical) 完全从头算 (ab initio calculation) 密度泛函 (Density functional) 大体系, 结构 中等体系, 粗略性质 小体系, 准确性质 中等体系, 准确性质
计算化学的研究内容：
狭义： 量子结构计算——量子化学和结构化学范畴； 物理化学参数的计算——统计热力学范畴 化学过程模拟和化工过程计算等 广义： 化学数据挖掘(Data mining)； 化学结构与化学反应的计算机处理技术； 计算机辅助分子设计；
计算机辅助合成路线设计；
计算化学的宗旨
• 首先选用物理模型，不得已才选数学模型。 • 在运用第一原理的时候，选用适当的模型才能 执行计算。必须强调：物理模型比数学模型重 要得多，只有在暂时无法构筑物理模型的场合 才不得已采用数学模型。 • 物理学是严密科学（exact science)，化学也正 步入严密科学。“严”字指机理正确，“密” 字指数值准确。
分子力学方法
• 把分子用硬球和弹簧的方式来表示 • 相对于初步搭建的分子模型, 可以更好地得到 其稳定结构 • 可以计算变形的相对能量 • 计算成本低 • 需要很多经验参数, 这些经验参数需要仔细测 试和校准 • 只能得到稳定几何结构 • 无法得到电子相互作用的信息 • 无法得到分子性质和反应性能的信息 • 不能研究包含成键和断键的反应
分子动力学
• 分子动力学是一套分子模拟方法，该方 法主要是依靠牛顿力学来模拟分子体系 的运动，以在由分子体系的不同状态构 成的系综中抽取样本，从而计算体系的 构型积分，并以构型积分的结果为基础 进一步计算体系的热力学量和其他宏观 性质。
半经验分子轨道理论
• 对价电子进行近似的描写 • 通过解简化的 Schrö dinger 方程而得到 • 其中的很多积分用含参数的经验式子来近 似 • 可以半定量地描写电子分布, 分子结构, 性 质和相对能量 • 比从头算电子结构方法计算快, 但是没有它 准确
化学中的常用软件
量子化学计算 WinMOPAC：半经验分子轨道(AM1, PM3, MINDO, MNDO/3等)计算程序，计算出的分子轨道及电荷密度 等可以用三维图形表示出来。最新版本的2000。 / PC Spartan：WaveFunction公司的产品，其计算方法 包括：MM2, AM1, AM1 with Solvent, PM3, 从头计算 等，亦可将分子轨道及电荷密度等用三维图形表示。 / HyperChem：包括常用的几乎所有分子力学及半经验 分子轨道方法及多种基集的从头计算等，并能计算振 动光谱、电子光谱、分子动态学等，所得结果可以非 常漂亮的三维图形表示出来。/
计算化学
/
Computational Chemistry
理论概述及化学中常用软件
教学内容
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章
理论概述 化学软件与网络资源 分子动力学 分子力学 量子化学计算方法
“计算”第三条科学发现的途径
• 20世纪80年代以来 ，计算机已经成为所 有分支领域化学家的必备工具。 • “计算化学”不应停留在“计算机辅助” 的角色。 • “计算”已经与实验，形式理论一样能 够发现新的科学现象、新的科学概念， 从而“计算”已经成为第三条科学发现 的途径。
化学中的常用软件
Gamess：免费的从头计算程序，其速度快，并提供源程序。 DOS界面。 /GAMESS/GAMESS.html。 Gamess用户界面Visualize，/ Gaussian：支持常用半经验方法、从头计算法及密度泛函 理论，其用户界面不够友好。可以在Chem3D加入CS Gaussian Client插件后简化用户的操作。 / Jaguar：使用工作站(如SGI, HP, DEC)及LINUX操作系统 的PC所设计的从头计算及密度泛函计算程序，其速度特 快，用户界面一般。/。
色谱及红外、Raman等实验数据的处理： GRAMS/32：/
化学中的常用软件
文献管理 对文献进行整理，能在文字处理程序中直接插入参考文 献并生成一定杂志规定格式的参考文献列表
EndNote 4：/ Reference Manager 9.5, ProCite 5.0： /
• GaussView
– Gaussian的图形界面
化学中的常用软件
分子结构绘图软件
二维图形软件：
描绘化合物的结构式、化学反应方程式、化工流程图、 简单的实验装置图等化学常用的平面图形的绘制 ChemDraw(Chemoffice), ChemWindow：商业软件 / / 最新版本分别为12和6.5。
RasMol,ArgusLab,ChemBuilder 3D, ChemSite, HyperChem等
化学中的常用软件
科学计算和数据处理软件
通用型： 对实验数据进行数学处理、统计分析、付立叶变换、t试验、线性及非线性拟合； 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、等高线图等。 Origin：最新版本为6.0 / ：最新版本为2000 /
分子 (材料) CAD
合成路线 CAD
计算化学的主要研 究内容
如何进行计算化学
计算方面
化学中 的问题
物理模型 数学模型
公式算法
试算分析 输出结果
调试
编程分子模型
几何优化 构象分析
试算分析 输出结果
寻找过渡态 方法
能量优化 方法
能量优化方法
• • • • 单纯形法 最速下降法 共轭梯度法 Newton-Raphson
寻找过渡态的方法
• 极大-极小逼近法 • 线性内坐标途径法（LICP)
计算化学理论概述
计算化学理论概述
分子力学 (Molecular mechanicsm) 半经验方法 (Semiempirical) 完全从头算 (ab initio calculation) 密度泛函 (Density functional)
化学中的常用软件
Chem3D (Chemoffice) : 是ChemOffice的组成部分，同ChemDraw一起协同工作， ChemDraw上画出的二维结构式可以正确地自动转换为三 维结构。 ultra版本还包括了一个很好的半经验量子化学计算程序 MOPAC 97,能够以三维的方式显示量子化学计算结果 WebLab Viewer Pro, RasWin: Lite版只能显示而无法编辑三维分子模型，为免费软件 pro版本表现生物分子和晶体结构的能力比较强 下载地址为/
凭什么相信计算
• 什么是计算所依据的“第一原理” • 无生命物质世界第一原理框架已经建立---量子 力学和统计力学（物理上） • 客观世界从物质构成而言就是仅仅由电子和原 子核组成的。正因为这种物质的统一性，无生 命物质的统一理论在物理上适用，在化学上也 如此。 • 自我批判是科学的生命力所在，第一原理在不 断发展中。
化学中的常用软件
红外图谱 IR Mentor Pro，IR SearchMaster：能对给定的红外图谱 数据自动分析与处理，或对给定的振动谱带给出可能存在 的功能团。ftp:///pub/
质谱 MassSpectra Simulator：/gjlinker ChemWindow 6.0 Spectroscopy版本
化学中的常用软件
图谱解析 核磁图谱： ChemNMR：ChemDraw Ultra版本的一个插件，可以用来 估算大多数有机物的1H、13C化学位移及用线图表示的相 应图谱 C13 Module for ChemWindow：ChemWindow的一个插件， 可以用来估算大多数有机物的13C化学位移 gNMR：则可用来估算任何NMR活性核的化学位移，并 能画出非常逼真的图谱/ Sparky ：二维核磁特别是对复杂2D NMR的解析
化学中的常用软件
计算机辅助教学 CHAOS：有机合成路线设计 《Organic Chemistry in Action》，可以使用“逆序法” 自动寻找目标物的合成原料 ChemDraw ultra版，Beilstein公司的AutoNom 4.0版： 有机化合物命名工具命名软件，给出IUPAC名称， CAS名称，对立体化学的支持。 / Chemlab——化学反应模拟软件 虚拟化学实验，交互式地仿真演示化学实验,FOR WIN9X。能够仿真大多数化学实验。CHEMLAB包含 的东西非常多,滴定、反应动力学，周期表...