计算化学课程理论概述
计算化学-分子和量子力学理论及应用导论第二版课程设计
计算化学-分子和量子力学理论及应用导论第二版课程设计1. 课程简介本课程是一门介绍计算化学领域中分子和量子力学理论及应用的导论性课程。
该课程通过讲解计算化学的基础概念、分子的结构与性质、量子化学计算方法等内容，帮助学生建立计算化学的基本理论知识，掌握各种计算方法和软件的使用，并能够将其应用于化学实际问题的计算和分析中。
2. 课程教学目标通过本课程的学习，学生将能够：•理解计算化学的基础概念和相关理论知识；•掌握分子的结构和性质的计算方法；•熟悉量子化学计算方法和软件的使用；•能够应用计算化学的方法解决化学实际问题。
3. 教学内容3.1 计算化学的基础概念•计算化学的定义及其发展历程；•计算化学在化学领域中的应用。
3.2 分子的结构和性质的计算方法•分子力学和分子动力学的理论和方法；•分子结构参数和物理性质的计算方法；•分子动力学的模拟方法。
3.3 量子化学计算方法和软件的使用•量子力学的基本概念和数学表达式；•基态和激发态计算方法；•电子结构方法的比较和选择；•基于量子力学的分子模拟方法。
3.4 化学实际问题的计算和分析•化学反应的机理和动力学计算方法；•分子间相互作用和化学反应率的计算方法；•实际应用案例分析。
4. 教学方法本课程采取理论讲授、案例分析和实践操作相结合的教学方法。
在讲解和演示计算化学的理论知识和计算方法的同时，将安排相关的案例分析和实践操作，增强学生的实践能力和实际运用能力。
5. 考核方式本课程的考核方式为课堂参与和课程作业互评。
其中，课堂参与包括听讲和提问，占总成绩的30%；课程作业包括案例分析和实践操作，占总成绩的70%。
6. 教材•David Sholl和Janice A. Steckel，《计算化学-分子和量子力学理论及应用导论-第二版》。
•刘作华，《量子化学基础》。
7. 参考资料•Frank Jensen，《计算化学》。
•Warren Hehre，《量子化学》。
• A. R. Leach，《分子建模-原理、方法与应用》。
计算机在化工中的应用教学大纲
计算机在化工中的应用教学大纲一、课程简介本课程旨在介绍计算机在化工领域中的应用，包括计算机模拟、化学数据库、计算流体力学（CFD）等相关技术的原理和应用。
通过本课程，学生将学习如何使用计算机解决化工领域中的相关问题，并掌握各种软件工具和技术在实际工程中的应用。
二、预备知识1.化学基础知识2.计算机基础知识三、教学目标1.了解计算机在化工领域中的应用现状和发展趋势。
2.掌握常用的化工软件工具和技术，包括计算机模拟、化学数据库、CFD等。
3.能够使用计算机解决化工领域中的问题，并进行工程应用。
4.培养学生的计算机应用能力和创新思维能力。
四、教学内容1.计算机在化工领域中的应用概述a)计算机在化工领域中的发展历程b)计算机在化工工程设计、优化和控制中的应用c)计算机辅助化学实验设计和分析2.计算机模拟a)分子模拟方法和原理b)分子动力学模拟c)蒙特卡洛模拟d)应用案例分析3.化学数据库a)化学数据库的构建和应用b)化学反应数据库c)化学结构和性质数据库d)应用案例分析4.计算流体力学（CFD）a)CFD的基本原理和数值算法b)CFD在化工领域中的应用c)CFD软件的使用和工程实践d)应用案例分析5.实践应用a)利用化工软件进行实际工程设计和优化b)使用计算机模拟方法解决化工过程中的问题c)基于CFD的化工流程优化案例分析六、教学方法1.理论授课2.案例分析和讨论3.实践操作和实验4.课程项目设计七、考核与评价1.平时成绩（包括课堂参与、作业和小组讨论）2.期中考试3.期末项目报告和答辩八、参考教材2. Hinchliffe, A. (2024). Molecular modeling: principles and applications. John Wiley & Sons.3. Leach, A. R. (2001). Molecular modelling: principles and applications (2nd ed.). Pearson Education.4. CFD Basics: An Introduction (Ansys Fluent Tutorials Series)5. Smith, W. (2005). Chemical process design and integration. John Wiley & Sons.九、参考资料1.计算机在化工中的应用与研究进展（材料科学与工程学报）2.化工领域固定床反应器CFD模拟研究综述（化学工业与工程）3.CFD在化工热流体流动方面应用进展（石油化工应用）4.化工专业计算机模拟课程教学方法研究（实验技术与管理）。
化学专业主修课程
化学专业主修课程一、无机化学无机化学是化学专业的基础课程之一，是研究无机物质的性质、结构、合成和应用的学科。
学习无机化学可以了解元素的周期表分类、离子间相互作用、配位化学等基本概念。
通过学习无机化学，我们可以深入了解无机材料的合成方法、催化剂的作用机理以及无机材料在能源、环境保护等领域的应用。
二、有机化学有机化学是化学专业中的重要课程，它研究的是有机物的结构、性质、合成和应用。
有机化学是化学专业的基础课程之一，也是理解生物化学和药物化学等高级课程的基础。
通过学习有机化学，我们可以了解有机化合物的命名规则、反应机理和合成方法，为进一步研究有机材料、药物和生物活性分子打下坚实的基础。
三、物理化学物理化学是化学专业中的一门重要课程，它研究的是物质的物理性质和化学性质之间的关系。
学习物理化学可以帮助我们理解化学反应的动力学、热力学和量子化学等基本概念。
通过学习物理化学，我们可以了解化学反应速率、平衡常数和电化学等内容，为进一步研究化学反应机理和应用提供基础。
四、分析化学分析化学是化学专业中的一门实验课程，它研究的是化学物质的组成和性质的定量和定性分析方法。
学习分析化学可以提高我们的实验操作能力和数据处理能力。
通过学习分析化学，我们可以了解常用的分析方法和仪器设备，如色谱、质谱和光谱等，为进一步研究化学物质的分析和检测提供基础。
五、化学实验化学实验是化学专业中的一门重要课程，它通过实验操作来加深对化学理论的理解和应用。
学习化学实验可以培养我们的实验技能和实践能力，提高我们的观察和分析能力。
通过进行化学实验，我们可以学习化学反应的实际操作过程，掌握实验的安全操作和数据处理方法，为进一步研究和应用化学提供实验基础。
六、化学原理化学原理是化学专业中的一门入门课程，它介绍了化学的基本原理和概念。
学习化学原理可以帮助我们建立化学的基本知识框架，理解化学反应的基本规律和化学方程式的平衡。
通过学习化学原理，我们可以了解原子结构、化学键和化学反应等基本概念，为进一步学习化学专业的其他课程打下基础。
化学专业课程一览表
化学专业课程一览表一、基础课程1. 无机化学：介绍无机化合物的结构、性质和反应，学习无机化学的基本原理和理论。
2. 有机化学：探索有机化合物的结构、性质和反应，学习有机化学的基本概念和反应机制。
3. 分析化学：学习测量和分析化学样品的方法和技术，包括定量分析和质谱分析等。
4. 物理化学：研究物质的结构、性质和变化的物理基础，包括热力学、动力学和量子化学等方面的内容。
二、专业课程1. 配位化学：深入研究配位化合物的结构和性质，学习配位化学的理论和实验方法。
2. 有机合成化学：学习有机合成的基本原理和方法，掌握有机合成反应的设计和实施。
3. 化学动力学：研究化学反应速率和反应机制的理论和实验方法。
4. 电化学：学习电化学反应和电化学方法的原理和应用。
5. 生物化学：研究生物分子的结构和功能，了解生命体系中的化学过程和反应。
6. 材料化学：研究材料的合成、结构和性能，探索材料在工程和科学中的应用。
7. 化学工程原理：学习化学工程的基本原理和技术，了解化学过程的设计和优化。
8. 环境化学：研究环境中化学物质的分布、转化和影响，探索环境保护和治理的化学方法。
三、实验课程1. 基础实验：进行基本的化学实验操作，学习实验技术和实验室安全知识。
2. 分析实验：学习常用的分析化学方法和仪器操作，进行定量和定性分析实验。
3. 有机合成实验：实践有机合成反应的设计和实施，掌握有机合成的实验技术。
4. 物理化学实验：进行物理化学相关的实验，学习物理化学原理和实验技术。
四、选修课程1. 化学生物学：探索化学和生物学的交叉领域，研究生物分子的化学特性和功能。
2. 化学计算方法：学习使用计算机进行化学计算和模拟，掌握计算化学的基本原理和方法。
3. 表面化学：研究物质表面的性质和相互作用，了解表面化学在材料和生物科学中的应用。
4. 药物化学：研究药物的设计、合成和作用机制，探索新药物的发现和开发。
5. 化学教育：学习化学教学的理论和方法，了解化学教育的发展和实践。
计算化学基础教学大纲
计算化学基础教学大纲计算化学基础教学大纲计算化学是一门结合计算机科学和化学原理的学科，通过数学模型和计算方法来研究和解决化学问题。
它在现代化学研究中扮演着重要的角色，能够帮助化学家们更好地理解分子结构、反应机制和性质等方面的问题。
为了培养学生对计算化学的基本理论和实践应用的理解，制定一份计算化学基础教学大纲是非常重要的。
一、课程简介计算化学基础课程旨在介绍计算化学的基本概念、原理和方法，培养学生的计算思维和科学研究能力。
本课程将涵盖分子力学、量子化学、计算化学软件和数据库等方面的内容，通过理论讲解和实践操作相结合的方式进行教学。
二、课程目标1. 理解计算化学的基本原理和方法，包括分子力学和量子化学的基本理论；2. 掌握计算化学软件和数据库的使用，能够进行分子结构优化、能量计算和性质预测等基本计算；3. 培养学生的科学研究能力，能够利用计算化学方法解决实际化学问题；4. 培养学生的团队合作和沟通能力，能够与他人合作完成计算化学实验和项目。
三、教学内容1. 分子力学- 分子结构和力场参数的引入- 分子力学模拟的基本原理和方法- 分子结构优化和能量计算的基本步骤- 分子动力学模拟和反应动力学的基本原理2. 量子化学- 量子力学的基本原理和数学表达- 原子轨道和分子轨道的理论基础- 基态和激发态的计算方法和应用- 电子结构计算和性质预测的基本原理3. 计算化学软件和数据库- 常用计算化学软件的介绍和使用- 分子结构优化和能量计算软件的操作- 数据库的查询和分析方法- 计算化学软件和数据库的实际应用案例四、教学方法1. 理论讲解通过课堂讲解，向学生介绍计算化学的基本概念、原理和方法，引导学生理解计算化学的基本思想和应用。
2. 实验操作组织学生进行计算化学实验，包括分子结构优化、能量计算和性质预测等操作，培养学生的实践能力和科学研究能力。
3. 课程设计设计一些小型课程项目，要求学生利用计算化学方法解决实际化学问题，培养学生的团队合作和创新能力。
化学计量法和化学计算
化学计量法和化学计算化学计量法和化学计算是化学领域中重要的计算方法和技巧，用于研究化学反应过程中物质的量和比例关系。
通过精确的计量和计算，可以帮助化学家预测反应的产率、计算摩尔量以及确定反应的平衡状态。
本文将介绍化学计量法和化学计算的基本概念和应用。
一、化学计量法的概念和原理化学计量法是通过化学反应中的物质的量关系，计算和推导出其他物质的量的方法。
其基本原理是以反应方程式中的化学计量关系为基础进行计算。
化学计量法的应用领域广泛，包括化学合成、分析化学以及确定元素的相对原子质量等。
在化学计量法中，常用的计量单位是摩尔。
摩尔是物质量的计量单位，用化学计量单位的摩尔质量表示。
化学计量法通过化学方程式中的化学计量关系以及已知物质的质量或化学计量关系推导未知物质的质量。
化学计量法的基本步骤包括确定所需计算的物质、编写反应方程式、确定已知和未知物质的质量以及根据化学计量关系计算出未知物质的质量。
例如，已知某化学反应中产生了1 mol的H2O，需要计算反应中产生的CO2的摩尔量，可以通过已知的化学计量关系计算出。
二、化学计算的应用化学计算在化学领域中具有广泛的应用，以下将介绍一些常见的应用。
1. 反应产率的计算反应产率是指化学反应中实际产生的物质在理论上可以产生的最大量之比。
通过化学计量法可以根据已知物质的质量和反应的化学计量关系计算反应产率。
2. 摩尔质量的计算摩尔质量是指物质1摩尔的质量，通常以g/mol表示。
通过已知物质的质量和化学计量关系，可以计算出未知物质的摩尔质量。
3. 反应平衡的计算在化学反应中，反应物和产物之间存在一定的比例关系，即反应平衡。
通过化学计算可以确定反应平衡时各个物质的摩尔量，并帮助化学家预测反应的方向和平衡常数。
4. 结晶水的计算结晶水是某些物质中结合的水分子，通过化学计量法可以计算出物质中结晶水的摩尔量。
例如，通过质量差异可以计算出固体物质中结晶水的摩尔量，进而确定物质的化学组成。
初中化学计算解析教案
初中化学计算解析教案
一、教学目标：
1.了解化学计算的基本概念和方法；
2.掌握化学计算中的常用单位和常见计算方法；
3.能够通过化学计算解析实际问题，并应用于实验中。
二、教学内容：
1.化学计算的基本概念：原子量、分子量、摩尔、物质的量、化学计量
2.化学计算中的常用单位：原子质量单位、摩尔、质量、体积等
3.常见的化学计算方法：质量-摩尔-物质量转化、摩尔-体积-浓度计算等
三、教学过程：
1.导入：通过实际生活中的例子引入化学计算的概念，引起学生兴趣；
2.概念讲解：介绍化学计算中的基本概念和常用单位，让学生了解化学计算的重要性和实际应用价值；
3.案例分析：通过实际案例进行化学计算解析，让学生学会运用不同计算方法解决问题；
4.练习：让学生进行相关练习，加深理解和掌握；
5.实践：设计实验，让学生应用化学计算解析实验数据，培养实践能力。
四、教学反馈：
1.通过课堂练习和实验结果分析，检验学生对化学计算的掌握程度；
2.及时纠正学生错误的计算方法和理解偏差，帮助学生加深对知识的理解；
3.鼓励学生勇于思考和创新，在实验中运用化学计算解析实际问题。
五、作业布置：
1.完成相关练习题目，巩固所学知识；
2.完成实验报告，综合运用化学计算解析实验数据。
六、教学完结：
1.总结本节课的教学内容，强调化学计算的重要性和实际应用；
2.鼓励学生在日常生活和学习中运用化学计算方法解决问题，培养学生的创新思维和实践能力。
精巧计算化学初中教案
精巧计算化学初中教案
主题：化学计算
教学目标：
1. 了解化学计算在化学实验中的重要性和应用；
2. 学习常见的化学计算公式和方法；
3. 掌握化学计算的基本步骤和技巧。
教学内容：
1. 化学计算的定义和意义；
2. 化学计算中常用的单位和符号；
3. 化学计算中常见的公式和方法；
4. 化学计算的步骤和注意事项。
教学步骤：
1. 导入：介绍化学计算在化学实验中的作用和重要性；
2. 讲解：讲解化学计算中常用的单位和符号，介绍常见的化学计算公式和方法；
3. 演示：通过实例演示化学计算的步骤和技巧；
4. 练习：让学生进行化学计算练习，加深理解；
5. 总结：总结本节课的重点内容，强调化学计算的重要性；
6. 作业：布置作业，要求学生完成一些化学计算题目。
教学资源：
1. 化学教科书；
2. 计算器；
3. 化学实验材料。
教学评估：
1. 课堂练习成绩；
2. 作业完成情况；
3. 学生在课堂展示化学计算能力。
教学反思：
1. 学生对化学计算的掌握情况；
2. 学生对化学计算的兴趣和理解程度；
3. 调整教学方法，提高学生的学习效果。
大学物理化学课程中计算化学在教学中的应用
大学物理化学课程中计算化学在教学中的应用随着科技的不断发展，计算化学作为一门新兴的学科，逐渐在大学物理化学课程中得到了广泛的应用。
计算化学通过运用计算机和数学方法，模拟和计算分子的结构、性质和反应机理，为物理化学的研究提供了新的思路和工具。
在大学物理化学课程中引入计算化学，不仅能够帮助学生更好地理解物理化学的基础知识，还能够培养学生的计算思维和科学研究能力。
首先，计算化学在大学物理化学课程中的应用可以帮助学生更深入地理解分子结构和化学键的概念。
在传统的物理化学课程中，学生通过学习分子的几何构型和化学键的形成来理解分子的稳定性和反应性。
然而，这些概念往往只停留在理论层面，学生很难直观地感受到分子结构和化学键的实际存在。
而计算化学通过模拟和计算分子的几何构型和能量变化，可以将抽象的概念具象化，让学生通过计算机屏幕上的分子模型，直观地观察和理解分子的结构和化学键的形成过程。
这种直观的感受能够增强学生对分子结构和化学键的理解，提高他们的学习兴趣和学习效果。
其次，计算化学在大学物理化学课程中的应用还可以帮助学生理解分子的性质和反应机理。
在传统的物理化学课程中，学生通过学习分子的能量、热力学和动力学等概念来理解分子的性质和反应机理。
然而，这些概念往往抽象而难以理解。
而计算化学通过模拟和计算分子的能量、热力学和动力学等参数，可以直观地展示分子的性质和反应机理。
例如，通过计算分子的电子结构和能级分布，可以预测分子的光谱性质和化学反应的速率常数；通过计算分子的振动频率和转动惯量，可以预测分子的热力学性质和动力学行为。
这些计算结果可以与实验数据进行对比，帮助学生更好地理解分子的性质和反应机理，激发他们对科学研究的兴趣和热情。
此外，计算化学在大学物理化学课程中的应用还可以培养学生的计算思维和科学研究能力。
计算化学需要运用数学和计算机方法来解决物理化学问题，要求学生具备一定的计算思维和编程能力。
通过学习计算化学，学生不仅可以掌握计算化学的基本原理和方法，还可以培养自己的计算思维和科学研究能力。
计算化学简介
计算化学的过去、现在和未来
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
狭义：量子化学
什么是计算化学
广义：计算化学是一门涉及多种学科的边缘学科
无Hale Waihona Puke 化学有机化学 分析化学 物理化学 结构化学
软件 硬件
化学 计算机科学
数学
计算化学
工程
数值分析 统计 运筹学
拓扑学
石油化工 生化 药物
有机合成 选矿 高温冶金 材料科学
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。
❖ 从事计算化学研究与开发的 机构和公司遍地开花，从业 人数直线上升，行业中强强 联手打造行业巨舰。
❖ 计算机在化学中的应用不再 局限于分子模拟，而是涉及 到化学的方方面面。
量子化学计算发展史
❖ 20世纪20年代，三个人的出现，改变了历史。
❖ 薛定鄂、Heisenberg、Dirac三人创建了“量 子力学体系”： 薛定鄂的波动方程、Heisenberg的矩阵力学、 含相对论的Dirac方程
计算化学的主要领域
1.模式识别在化学中的应用 2.计算机模拟在化学中的应用 3.量子化学计算方法 4.化学数据库
计算化学的影响
高中化学计算专题教案
高中化学计算专题教案
课时安排：2课时
教学目标：
1. 了解化学计算在化学实验和理论中的重要性和应用。
2. 掌握化学计算中常用的计算方法和公式。
3. 能够运用化学计算方法解决实际化学问题。
教学内容：
1. 化学计算的概念和应用领域。
2. 化学计算中常用的计算方法：摩尔计算、质量分数计算、物质的定性定量分析等。
3. 化学计算中常用的公式和计算步骤。
教学过程：
第一课时：
1. 导入：通过举例介绍化学计算在实际生活和化学实验中的重要性。
2. 概念讲解：讲解化学计算的基本概念和应用领域。
3. 计算方法介绍：介绍摩尔计算、质量分数计算等常用的化学计算方法。
4. 实例分析：通过实例演示如何进行摩尔计算和质量分数计算。
第二课时：
1. 复习：回顾上节课学习的内容，让学生自己进行一些简单的化学计算练习。
2. 计算公式和步骤：介绍化学计算中常用的公式和计算步骤，如物质的定性定量分析等。
3. 练习与讨论：让学生在小组内进行练习和讨论，解决给定的化学计算问题。
4. 总结：总结本节课的重点内容，强化学生对化学计算的理解。
教学评价：
1. 学生在课堂上积极参与，能够熟练掌握化学计算的基本概念和方法。
2. 学生的练习和讨论能够有效帮助他们理解和运用化学计算公式和方法。
3. 通过课后作业和小测验检验学生对化学计算的掌握情况，并及时进行反馈和指导。
化学计算方法
化学计算方法化学计算是化学领域中非常重要的一部分，它涉及到化学反应、化学平衡、物质的浓度、反应速率等方面。
化学计算方法是指在化学实验或理论研究中，根据已知条件和化学原理，利用数学方法进行计算和推导，以求得所需的化学参数或结果。
化学计算方法的正确应用对于化学实验的设计和数据分析具有重要意义，可以帮助化学工作者更好地理解和解释实验现象，指导实验操作和实验结果的解释。
化学计算方法主要包括计算化学式、计算化学反应的物质的量、计算化学反应的热效应、计算溶液浓度和计算气体的性质等。
其中，计算化学式是化学计算的基础，它涉及到元素的相对原子质量和元素的化学式。
在化学实验或理论研究中，我们常常需要根据实验数据或理论模型来计算物质的化学式，这就需要运用化学计算方法。
另外，计算化学反应的物质的量和热效应也是化学计算方法中的重要内容，它们可以帮助我们了解化学反应的进行程度和放热或吸热的情况，对于研究化学反应的特性和规律具有重要意义。
在化学实验中，我们经常需要根据实验数据来计算溶液的浓度，这就需要用到化学计算方法。
溶液的浓度是指单位体积溶液中溶质的质量或摩尔数，它是描述溶液中溶质含量多少的物理量。
通过化学计算方法，我们可以根据实验数据来计算溶液的浓度，从而更好地理解溶液的性质和特点。
此外，计算气体的性质也是化学计算方法中的重要内容，它涉及到气体的物理性质和化学性质。
通过化学计算方法，我们可以根据气体的状态方程和气体的化学反应来计算气体的性质，从而更好地理解气体的行为和特性。
总之，化学计算方法是化学领域中非常重要的一部分，它对化学实验和理论研究具有重要意义。
正确应用化学计算方法可以帮助化学工作者更好地理解和解释实验现象，指导实验操作和实验结果的解释，促进化学领域的发展和进步。
因此，我们应该加强对化学计算方法的学习和应用，不断提高化学计算的准确性和可靠性，为化学领域的发展做出更大的贡献。
高中化学计算教案
高中化学计算教案课时安排：2课时教学目标：1. 理解化学计算在化学实验与理论中的重要性和应用；2. 掌握化学计算中的基本概念和方法，能够灵活运用于实际问题的解决；3. 提升学生的逻辑思维能力和数学运用能力。
教学内容：1. 化学计算的基本概念：化学计算的分类、计算方法、计算步骤；2. 化学计算中的基本计算：化学式的摩尔质量计算、物质的摩尔计算、气体摩尔容积计算等；3. 化学计算中的进阶计算：反应物质的计算、生成物质的计算、反应热的计算等；4. 化学计算在实验中的应用：实验数据的处理与分析、实验结果的精确度与准确度计算。
教学步骤：1. 导入：通过简单的化学计算实例引导学生理解化学计算的重要性和实用性；2. 讲解化学计算的基本概念和方法，引导学生掌握基本计算技巧；3. 展示化学计算的实际应用，让学生理解化学计算在实验中的作用；4. 练习与讨论：让学生通过练习题掌握化学计算技巧，加深对概念的理解；5. 指导学生进行小组讨论和分享，梳理重点知识点，解答疑问；6. 总结：回顾本节课的重点内容和知识点，强化学生对化学计算的理解和应用。
教学手段：1. 多媒体演示：使用PPT或视频等多媒体教学工具进行知识讲解；2. 实验演示：通过化学实验演示化学计算的方法与过程；3. 小组讨论：让学生通过小组讨论合作学习，提高学生的交流能力；4. 练习题：提供不同难度的练习题，让学生灵活运用计算方法。
教学评价：1. 完成课后作业：布置相关练习题，让学生通过自主练习巩固所学知识；2. 提供实验报告评分：对学生进行实验报告的评分，检验学生的实际操作能力和数据处理能力；3. 班级小测：进行班级小测验，检验学生对本节课内容的掌握程度。
教学反思：根据学生的反馈和表现，及时调整教学方法和内容，使教学更加贴近学生需求，提高教学效果。
化学课型有哪些整理
化学课型有哪些整理化学课型有哪些依据化学新课程的学习内容、学习方法和认知心理的不同特征，可以把化学课课型分为元素化合物、化学概念和化学理论、化学计算和化学用语及复习课等四种课型。
化学是自然科学的一种，在分子、原子层次上讨论物质的组成、性质、结构与变化规律;制造新物质的科学。
世界由物质组成，化学则是人类用以熟悉和改造物质世界的主要方法和手段之一。
它是一门历史悠久而又富有活力的学科，它的成就是社会文明的重要标志，化学中存在着化学变化和物理变化两种变化形式。
一. 概念(理论)课1.概念(理论)的形成供应尽可能充分的试验或数据等化学事实，通过概括或演绎、抽象形成概念或上升为理论，并且用精确、简明的规律性语言表述概念(理论)的定义和本质特征。
2.概念(理论)的巩固通过正反事例的争论分析，确定概念(理论)的运用范围和条件，进一步深化理解概念(理论)的本质特征。
3.概念(理论)的应用通过习题的训练，或者运用概念(理论)解释生产、生活、科研中的实际问题，促进学问向力量转化，并在后继学习中进展概念。
二、元素化合物课(包括有机化合物)1.以试验为基础，通过包括试验在内的各种媒体的优化组合，引导同学争论探究获得学问。
2.充分利用基础理论的指导作用，剖析学问的内在联系，构建学问结构，形成结构性质制取用途的一般学习规律。
3.紧密联系社会、环保、生产、生活实际，学以致用。
三、试验课(同学试验)1.试验前的指导明的确验内容、目标、操作要点、留意事项。
2.试验中的组织和管理两人一组协作试验，老师巡察辅导，准时纠错，对试验现象特殊是特别现象和试验的成败缘由要引导同学深化分析，废液废渣集中处理以爱护环境。
3.试验后的小结着重小牢固验成败的关键以及从现象到本质的思维过程。
对高年级学习力量较强的班级，可将同学试验改为边讲边做的探究式试验，利于思维力量和创新精神的培育，该试验课教学程序如下：?明确学习内容提出试验方案(允许有不同方案)__分组试验争论分析现象归纳小结四、复习课 1.指导同学对复习的内容进行合理的重组，整理学问网络，形成学问结构。
初中化学计算教案
初中化学计算教案教学目标：1. 了解和掌握化学计算的基本概念和原理。
2. 学会使用化学计算公式和计算方法。
3. 提高学生的化学计算能力和解决问题的能力。
教学重点：1. 化学计算的基本概念和原理。
2. 化学计算公式和计算方法。
教学难点：1. 化学计算公式的运用和计算方法的掌握。
教学准备：1. 教学课件或黑板。
2. 化学计算练习题。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生回顾化学方程式、摩尔质量等基本概念。
2. 提问：同学们，你们知道化学计算是什么吗？它有什么作用呢？二、新课讲解（20分钟）1. 讲解化学计算的基本概念和原理，如物质的量、质量、体积等之间的关系。
2. 介绍化学计算公式和计算方法，如摩尔质量、质量分数、物质的量浓度等。
3. 通过实例讲解化学计算公式的运用和计算方法的步骤。
三、课堂练习（15分钟）1. 发放练习题，让学生独立完成。
2. 选几位同学上台展示解题过程，并讲解思路。
3. 教师点评解答过程，指出错误和不足之处。
四、拓展延伸（10分钟）1. 引导学生思考：化学计算在实际生活中的应用。
2. 举例说明化学计算在工业、医学等领域的应用。
3. 鼓励学生开展课外调查，了解化学计算在生活中的具体应用。
五、总结（5分钟）1. 回顾本节课所学内容，让学生复述化学计算的基本概念和原理。
2. 强调化学计算公式和计算方法的重要性。
3. 鼓励学生在课后积极练习，提高化学计算能力。
教学反思：本节课通过讲解化学计算的基本概念和原理，介绍化学计算公式和计算方法，让学生掌握化学计算的基本技巧。
在课堂练习环节，学生通过独立完成练习题，提高了化学计算能力。
在拓展延伸环节，学生了解了化学计算在实际生活中的应用，激发了学习兴趣。
总体来说，本节课达到了预期的教学目标。
但在教学过程中，发现部分学生对化学计算公式的运用和计算方法的理解仍有不足。
在今后的教学中，应加强这部分内容的讲解和练习，让学生熟练掌握化学计算方法，提高解决问题的能力。
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– 分子力学, 半经验、从头算、 密度泛函的分 子轨道计算
– 可用的操作系统版本有Windows和Linux
• GaussView
– Gaussian的图形界面
分子结构绘图软件
化学中的常用软件
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
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 Schrödinger 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
从头算分子轨道方法
• 使用完全的 Schrödiຫໍສະໝຸດ ger 方程, 得到更精 确的电子分布
• 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
大体系, 结构
(Molecular mechanicsm)
半经验方法
中等体系, 粗略性质
(Semiempirical)
完全从头算
小体系, 准确性质
(ab initio calculation)
• 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 Schrödinger 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
(ab initio calculation)
密度泛函 (Density functional)
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
计算机 分子模拟
( MM )
的
综
分子动力学 合
(MD & MC) 分
合成路线 CAD
学
量子化学计算
析
数据采集、统计 分析及其它应用
化学 CAI
计算化学的主要研 究内容
计算方面
如何进行计算化学
化学中 的问题
试算分析 输出结果
物理模型 数学模型
公式算法
调试
编程
分子模拟
如何进行计算化学
化学中 的问题
试算分析 输出结果
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。
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
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 体
化学人工智能
系
数
分子 (材料)
据
CAD
分子结构建模
和
与图象显示
性
分子力学
质
计 算 化
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。
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
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
“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。
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
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。
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
构建 分子模型
寻找过渡态 方法
几何优化 构象分析
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
ChemDraw(Chemoffice), ChemWindow：商业软件 最新版本分别为12和6.5。
ISIS Draw, ChemSketch：对教育界及家用为免费软 件
密度泛函
中等体系, 准确性质
(Density functional)
计算化学的软件
• 现在有适用于各种操作系统的很多软件 包
• 大部分都有图形界面, 可以很容易地构建 模型和查看结果
• 我们将使用Gaussian03作为范本 • 软件的使用经验可以很容易地用于其它
类似软件包
Gaussian03的功能