化学图文设计与分子模拟计算 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘江燕，武书彬 著

图书标签:

• 化学图文设计
• 分子模拟
• 计算化学
• 化学可视化
• 科学绘图
• 分子建模
• 化学软件
• 数据分析
• 科研工具
• 化学教育

出版社： 华南理工大学出版社

ISBN：9787562328544

版次：1

商品编码：10040022

品牌：墨点

包装：平装

开本：16开

出版时间：2009-03-01

用纸：胶版纸

页数：347

正文语种：中文

编辑推荐

　　《化学图文设计与分子模拟计算》可作为化学及相关专业高年级本科生、研究生的教材和化学专业教师及有关研究人员的参考书，也可作为相关软件的使用参考书。

内容简介

　　《化学图文设计与分子模拟计算》以著名的桌面化学办公系统软件ChemBioOffice2008和广泛使用的量化计算软件Gaussian03的使用为例，采用图形界面与文字叙述相对照的方式，详细介绍了化学图文设计和分子模拟计算的方法。内容包括：计算机化学及化学模拟的概念与方法；ChemSketch化学图文绘制技巧；ChemBioDraw化学生物绘图工具的使用方法、结构查询、结构与性质计算；ChemBio3D结构模型构建、修改、显示与输出的方法和技巧；ChemBio3D中量子化学接口软件(MOPAC、Gaussian、Jaguar等)在分子模拟计算中的应用；Gaussian03输入文件的编制、计算作业的运行、计算结果的观察等方法；利用GaussView4．1创建、设置、运行与观察Gaussian输入／输出文件的方法。书中采用众多计算实例，介绍了单点能计算、几何优化计算、频率计算、高精度计算、化学反应路径计算、激发态的计算和溶液中的模拟等计算方法和计算结果的查看。
　　本书可作为化学及相关专业高年级本科生、研究生的教材和化学专业教师及有关研究人员的参考书，也可作为相关软件的使用参考书。

内页插图

目录

第1章 计算机与化学
1.1 计算机与化学
1.1.1 计算机化学
1.1.2 计算化学
1.1.3 理论化学
1.1.4 量子化学
1.2 计算机化学的发展
1.3 我国计算（机）化学的发展概况
1.4 分子模拟与量化计算简介
1.4.1 分子模拟的意义
1.4.2 分子模拟的一般过程
1.4.3 分子模型的构建
1.4.4 分子模拟的方法
1.5 常用化学软件简介
1.5.1 化学图文设计软件
1.5.2 计算化学与分子模拟软件
1.5.3 化学数据库
1.5.4 图谱解析软件
1.5.5 数据处理软件
1.5.6 文献管理软件
1.6 计算化学应用
1.7 计算机化学的学习方法
1.8 相关网站及参考书

第2章 ChemSketch的使用
2.1 ChemSketch概述
2.1.1 主要功能
2.1.2 软件界面
2.2 结构模式
2.2.1 常用工具与快捷按钮
2.2.2 基本操作
2.2.3 高级操作
2.2.4 二维优化
2.2.5 三维优化
2.2.6 模板的应用
2.2.7 模板的管理
2.3 绘图模式
2.3.1 常用工具与快捷按钮
2.3.2 反应能量图
2.3.3 原子轨道图
2.3.4 实验装置图
2.4 分子性质的预测

第3章 ChemBioDraw的使用
3.1 ChemBioDraw概述
3.1.1 版本介绍
3.1.2 运行系统要求
3.1.3 新特性
3.2 ChemBioDraw工具栏与文档
3.2.1 工具栏与窗口显示
3.2.2 文档操作
3.2.3 页面设置
3.3 ChemBioDraw操作实例
3.3.1 画丙酮分子
3.3.2 使用环工具
3.3.3 画反应式
3.3.4 画中间体
3.3.5 使用碎片工具
3.3.6 画多点配位结构
3.3.7 费歇尔投影式
3.3.8 画透视图
3.3.9 画纽曼投影式
3.3.10 使用立体化学标记
3.3.11 使用模板
3.4 结构式的基本画法
3.4.1 选择对象
3.4.2 化学键
3.4.3 环
3.4.4 脂肪链
3.4.5 画DNA、RNA序列
3.4.6 展开标签与压缩标签
3.4.7 说明文本与原子标注
3.5 结构式的高级技法
3.5.1 连接对象
3.5.2 组合对象
3.5.3 反映结构
3.5.4 整理结构
3.5.5 原子编号
3.5.6 使用模板
3.5.7 定义别名
3.5.8 三维预览
3.6 查询结构
3.6.1 原子属性
3.6.2 键属性
3.6.3 通用别名
3.6.4 列表元素
3.6.5 聚合物表示法
3.6.6 替换基团
3.6.7 展开查询结构
3.6.8 反应映射图
3.7 结构与性质
3.7.1 检查结构
3.7.2 分析窗口
3.7.3 估算化学性质
3.7.4 体化学性质
3.7.5 化学计量网格
3.7.6 从结构到命名
3.7.7 从命名到结构
3.7.8 估算NMR的化学位移
3.8 绘图工具的使用
3.8.1 轨道工具
3.8.2 化学符号工具
3.8.3 箭头与曲线工具
3.8.4 基本绘图工具
3.8.5 括号工具
3.8.6 TLC工具
3.8.7 生物绘图工具

第4章 ChemBio3D的使用
4.1 ChemBio3D简介
4.1.1 版本介绍
4.1.2 量化程序接口
4.1.3 新特性
4.2 ChemBio3D基础
4.2.1 ChemBio3D主界面
4.2.2 菜单命令
4.2.3 工具栏
4.3 ChemBio3D实例
4.3.1 熟悉ChemDraw面板
4.3.2 使用画键工具和旋转工具
4.3.3 使用文本工具
4.3.4 分析乙烷的构象
4.3.5 使用二面角驱动器
4.3.6 重叠模型
4.3.7 对接模型
4.3.8 HOMO和LUMO轨道
4.3.9 绘制表面图
4.3.10 局部电荷
4.4 模型的创建
4.4.1 设置构建模型的选项
4.4.2 使用键工具建模
4.4.3 使用ChemDraw面板
4.4.4 使用文本工具建模
4.4.5 使用坐标表建模
4.4.6 模型坐标
4.4.7 参数表与测量表
4.5 模型的修改
4.5.1 选择对象
4.5.2 改变元素
4.5.3 改变键级
4.5.4 添加分子碎片
4.5.5 使用测量表
4.5.6 设置电荷
4.5.7 原子编号
4.5.8 改变立体化学构型
4.5.9 优化模型
4.5.10 显示和隐藏原子
4.5.11 移动模型
4.5.12 旋转模型
4.5.13 改变模型大小
4.6 模型的显示
4.6.1 结构显示
4.6.2 分子表面显示
4.6.3 弹出信息
4.6.4 查看测量表
4.6.5 查看原子属性表
4.6.6 查看分子内坐标表
4.6.7 查看笛卡儿坐标表
4.6.8 模型浏览器
4.6.9 结构浏览器
4.6.10 偏离平面
4.7 模型的输出
4.7.1 打印与保存
4.7.2 复制与封装
4.8 分子模拟入门
4.8.1 计算方法概述
4.8.2 分子力学理论
4.8.3 分子动力学模拟
4.9 MOPAC计算接口
4.9.1 计算实例
4.9.2 能量最小化
4.9.3 优化到过渡态
4.9.4 选择方法
4.9.5 计算性质
4.9.6 文件管理
4.10 Gaussian计算接口
4.10.1 Gaussian接口
4.10.2 能量最小化计算
4.10.3 优化到过渡态
4.10.4 计算性质
4.10.5 创建输入文件
4.10.6 运行输入文件
4.10.7 查看输出结果

第5章 Gaussian的使用
5.1 Gaussian概述
5.1.1 软、硬件要求
5.1.2 硬盘分区方案
5.1.3 安装软件
5.1.4 指定Scratch文件目录
5.1.5 设置内存和硬盘空间
5.1.6 Gaussian03的链接
5.2 启动Gaussian程序
5.2.1 启动程序
5.2.2 工作环境初始化设置
5.3 创建Gaussian输入文件
5.3.1 使用GO3W创建
5.3.2 使用ChemBio3D创建
5.3.3 使用GaussView创建
5.3.4 使用文本编辑器
5.4 执行Gaussian计算作业
5.4.1 在GO3w中运行
5.4.2 在ChemBio3D中运行
5.4.3 在GaussView中运行
5.5 查看Gaussian计算结果
5.5.1 用文本编辑器查看
5.5.2 用GaussView显示分子的振光谱和NMR谱
5.5.3 用HyperChem进行简振模式分析
5.5.4 用ChemBio3D显示计算结果
5.6 运用Gaussian的基本技巧
5.6.1 [Utilities]菜单命
5.6.2 配合使用的辅助软件
5.6.3 辅助软件联用
5.7 Gaussian应用实例
5.7.1 单点能计算
5.7.2 几何优化
5.7.3 频率计算
5.7.4 高精度计算
5.7.5 化学反应研究
5.7.6 激发态计算
5.7.7 溶液中的反应

第6章 GaussView的使用
6.1 GaussView基础
6.1.1 分子集、模型和视图
6.1.2 菜单命令与工具栏
6.1.3 GaussView参数选择
6.2 构建分子
6.2.1 使用工具面板
6.2.2 构建分子实例
6.2.3 查看与调整结构参数
6.2.4 高级构建功能
6.3 显示与保存分子视图
6.3.1 管理分子视图
6.3.2 文件操作
6.3.3 打印及保存图片
6.3.4 指定默认文件位置
6.4 创建Gaussian作业
6.4.1 计算设置面板
6，4.2 设置特殊任务
6.4.3 为作业设置默认值
6.4.4 快速运行作业
6.4.5 观察和控制计算
6.4.6 指定如何运行CO3w
6.5 查看Gaussian结果
6.5.1 显示结果数据摘要
6.5.2 显示原子电荷
6.5.3 显示表面和等高线
6.5.4 显示振动模式及光谱
6.5.5 显示NMR光谱
6.5.6 显示紫外可见光谱
6.5.7 查看其他图形
附录 能量单位

精彩书摘

　　第1章　计算机与化学
　　计算机及网络技术的应用现已深入到化学研究的各个领域，使传统化学研究的手段和方法发生了深刻的变化。如今的化学研究已由纯实验科学，演变为先实验再计算、边实验边计算，直至成为先理论计算再实验验证、实验研究与理论计算相结合的全新科学研究模式，逐步形成了专门研究计算机技术在化学及其相关领域中应用的分支学科——计算机化学与化学模拟。
　　1.1计算机与化学
　　自20世纪80年代DOS操作系统问世以来，尤其是90年代中期Windows操作系统的诞生，加上计算机硬件技术的飞速发展，整个计算机系统得到了空前的完善，人类社会的生活方式也发生了革命性变化，互联网把整个世界连成一体，计算机不再是少数高级专门研究人员的特殊工具，已成为普通人群必不可少的工作平台。目前，化学研究人员可以在计算机上方便地开展研究工作，从而诞生了与计算机相关的众多化学分支学科，促进了研究手段、研究方法的不断更新和完善，并逐步产生了一些新的名词和术语，如计算机化学、计算化学、化学信息学、化学数据库等。
　　……

前言/序言

　　近十年来，计算机技术在化学化工领域得到了广泛的应用，计算（机）化学的发展呈现出蓬勃发展的喜人前景。近年来出版了不少计算机化学方面的教材和参考书，但大多侧重于与数学密切相关的数值计算方法的介绍。计算机图形接口技术的广泛应用，使得化学结构与图文处理变得如此方便，尤其是大型桌面化学办公系统软件ChemOffice版本的不断更新与升级，量化模拟计算软件功能的不断完善，使得我们可以在计算机上轻松地完成许多以往在实验室才能完成或要通过大量编程才能完成的工作。化学及相关专业学生的计算机应用能力的培养是多方面的，熟悉并掌握一些常用化学软件的使用，是其计算机应用能力的一个重要方面，是进行毕业设计与撰写毕业论文的重要基础。此外，计算机化学模拟是近年来化学、生物及材料研究中十分活跃的领域，未来的化学研究很大程度上需要理论计算的辅助支撑，熟悉并掌握化学模拟计算的一般方法，对于化学工作者来说，也是一种十分必要的知识储备。
　　本书是为理工科院校化学化工及其相关专业高年级本科生和研究生编写的，旨在通过本课程的学习，使学生初步掌握化学及相关领域常用软件的使用技巧，具备从事科学研究的化学图文设计能力和初步的分子模拟计算能力。本书以最新版桌面化学办公系统软件仁ChemBioOffice2008及量化计算软件包Gaussian03为载体，以化学结构为基础，以结构－性质－模拟计算为主线，通过大量实例和上机操作练习，详细介绍了化学图文设计与分子模拟计算的一般方法，使读者对计算（机）化学及分子模拟计算有一个初步了解，为进一步的深入学习打下基础。本书既可作为系统学习的教材，也可作为相关软件的使用手册备查，是化学工作者的重要参考书。

深入探索材料科学的基石：结构、性能与应用 本书旨在为读者提供一个全面、深入的视角，探索现代材料科学的核心领域，重点关注物质的微观结构如何决定其宏观性能，以及如何通过精密的计算模拟方法来预测和优化材料的行为。我们摒弃对特定工具或软件的冗余介绍，转而聚焦于背后的物理化学原理、晶体学基础以及热力学动力学机制。 第一部分：晶体结构与缺陷的本质 本部分从凝聚态物理的基石出发，详细阐述了晶体化学的基本概念。我们首先回顾了周期性边界条件在描述晶体结构中的重要性，并引入了布拉菲点阵和密堆积原理，解释了金属、陶瓷和半导体等典型晶体结构的形成原因及其对称性特征。 晶体学基础：我们将深入探讨倒易点阵的概念及其在衍射理论中的应用。读者将学习如何解读X射线衍射（XRD）谱图，不仅仅是识别峰位，更重要的是理解峰的强度和轮廓所蕴含的结构信息，如晶粒尺寸和应力状态。傅里叶变换在结构分析中的应用将被详细剖析，展示如何从实验数据中重构原子密度分布。 结构缺陷的物理化学：材料的性能往往由其缺陷而非完美结构所决定。本章将系统梳理点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）的热力学和动力学特征。重点讨论了肖特基缺陷和弗伦克尔缺陷在离子晶体中的形成能与迁移率，以及位错的滑移和攀移机制如何影响材料的塑性变形。对位错密度与材料强度、硬度之间关系的定量描述将是本章的重点。 第二部分：热力学驱动的相变与稳定性 材料性能的演变是一个动态过程，受热力学驱动。本部分致力于解析材料内部相变的驱动力、路径和可逆性。 热力学框架：我们将运用非平衡态热力学和统计力学来构建描述材料稳定性的理论基础。自由能最小化原理是理解相图构建的核心。详细分析吉布斯自由能、亥姆霍兹自由能与温度、压力、化学势之间的关系，并探讨相图（如二元合金相图）的构建逻辑，特别是共晶点、共析点和包析点的热力学解释。 动力学与形核长大：相变发生不仅需要驱动力，还需要克服能垒。本章着重讲解阿伦尼乌斯方程在扩散和相变动力学中的应用。通过引入经典形核理论（CNT），我们将分析相变开始时的形核率，并讨论形核过程中的临界半径和过冷度要求。过渡态理论（TST）将被用于分析原子在晶格中的跳变过程，理解扩散系数的温度依赖性。 扩散机制：扩散是材料性能老化的重要因素。本节将区分晶格内扩散（间隙扩散、空位机制）和晶界扩散，并量化不同机制下的扩散系数。重点讨论在特定温度梯度或电场梯度下，材料组分如何发生迁移（如菲克第一和第二定律在非稳态扩散过程中的应用）。 第三部分：计算模拟的理论基础与应用潜力 本部分将重点阐述宏观现象背后的微观模拟方法，强调其作为实验探索有力补充的理论严谨性。 量子力学基础：我们将聚焦于密度泛函理论（DFT）在材料计算中的核心地位。重点解释 Kohn-Sham 轨道方程、交换关联泛函的选择（GGA, LDA, Meta-GGA）对计算结果精度的影响。读者将理解如何通过计算能带结构来预测材料的导电性、带隙能量以及对光的响应。通过计算态密度（DOS）和投影态密度（PDOS），可以深入理解电子在特定原子轨道上的分布情况。 分子动力学（MD）模拟：本章讨论了牛顿运动方程在原子尺度上的应用。重点在于构建精确的相互作用势函数（如嵌入式原子势 EAM、刚性点模型、或机器学习势能面），这是MD模拟准确性的关键。我们将详细分析宏观热力学性质（如比热、膨胀系数）如何从微观轨迹数据中统计获得，并探讨如何通过模拟来研究材料在极端条件下的动态行为，如高温下的弛豫过程或晶界处的动力学。 蒙特卡洛（MC）方法：与MD关注轨迹不同，MC方法通过随机抽样来采样系统的构型空间。本节将介绍 Metropolis 准则在平衡态采样中的作用，以及如何利用该方法来计算特定温度和压力下的平衡态自由能或相变点，尤其适用于处理涉及大构象变化的复杂系统。 第四部分：多尺度建模的衔接 本部分探讨如何将不同尺度的计算结果连接起来，形成一个统一的材料性能预测框架。 从原子到介观尺度：介绍如何利用第一性原理计算得到的能量和力场参数，来驱动更高级别的模拟方法。例如，如何使用DFT计算得到的界面能，作为有限元分析（FEA）中界面强度的输入参数。讨论了相场模型（Phase-Field Modeling）在描述微观结构演化（如析出、粗化）中的优势，以及其模型参数如何由微观模拟或实验数据确定。 性能指标的量化：本章将集中于如何将结构信息转化为可测量的宏观性能指标。例如，计算弹性张量（Cij）与材料刚度的关系，计算缺陷对电子迁移率的影响，以及预测光吸收截面。 本书的目标是建立一个坚实的理论框架，使读者能够批判性地评估和应用计算方法，从而在材料设计和性能优化中做出科学决策。它提供的是理解材料科学问题的深度视角，而非特定软件操作指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，一开始就吸引了我，《化学图文设计与分子模拟计算》。我一直觉得，化学的美，不仅仅在于它的理论，更在于它的形态和动态。而这本书，完美地结合了这两者。书中的图文设计，可以说是达到了教科书级别的水准，每一张图片都经过精心制作，既有科学的严谨性，又不失艺术的美感。而分子模拟计算的部分，更是将化学研究的尖端技术，以一种易于理解的方式呈现给读者。我看到了如何利用计算模拟来预测分子的性质，如何设计新的材料，如何优化反应条件。这种将理论知识与实践应用相结合的方式，让我对化学的认识，上升到了一个新的高度。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对化学充满好奇的学习者，我一直在寻找能够帮助我深入理解化学原理的工具。《化学图文设计与分子模拟计算》这本书，无疑就是我一直寻觅的宝藏。它不仅仅是一本介绍化学知识的书，更是一本关于如何“看”化学的书。书中大量的图示，将原本晦涩难懂的化学概念，变得一目了然。那些复杂的分子结构，那些微观的反应过程，都被巧妙地用图像语言表达出来。而分子模拟计算的部分，更是让我大开眼界。我从来没有想过，通过计算机，我竟然能够“亲身”参与到化学分子的构筑和反应中，观察它们的动态变化，预测它们的性质。这种互动式的学习体验，让我对化学的热情，如同燎原之火，一发不可收拾。

评分☆☆☆☆☆

读完《化学图文设计与分子模拟计算》这本书，我深刻体会到了现代化学研究的魅力。书中将图文设计和分子模拟计算巧妙地融合在一起，为我打开了一个全新的学习视角。过去，我对化学分子的认识，大多停留在书本上的二维图示，感觉非常抽象。而这本书，通过精美的图文设计，将那些肉眼看不见的分子，生动地呈现在我眼前，让我能够直观地理解它们的结构和性质。更让我惊喜的是，它还介绍了分子模拟计算的应用。我可以通过计算机模拟，去“观察”分子的运动，去“预测”化学反应的发生，去“设计”新的分子。这种将理论与实践相结合的学习方式，极大地提升了我学习化学的兴趣和效率。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，化学是一门“看得见”的科学，但过去的学习经历，却让我觉得它“看不见”。直到我翻开《化学图文设计与分子模拟计算》这本书，我才真正体会到这句话的含义。书中对于分子结构的可视化设计，简直是艺术品级别的。每一个原子，每一个键，都经过精心设计，色彩搭配和谐，比例精准，仿佛在进行一场视觉盛宴。更让我惊叹的是，它还将分子模拟计算的结果，用如此清晰直观的方式展现出来。我能够看到分子在不同能量状态下的形变，能够观察到反应过程中能量的传递，甚至能够预测一些化学反应的发生概率。这种将抽象的计算数据，转化为生动图像的能力，极大地激发了我进一步探索化学世界的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名是《化学图文设计与分子模拟计算》，读完之后，我最大的感受就是，它像是一扇打开了新世界大门的钥匙，让我对化学这门学科的理解，从二维的文字描述，跃升到了三维的动态想象。之前，我学习化学，总是在脑海里勾勒出那些抽象的分子式和反应方程式，但总感觉隔靴搔痒，无法真正触碰到它们的灵魂。这本书，恰恰弥补了这一遗憾。它用精美的图文，将复杂的化学结构生动地呈现在我眼前，不仅仅是静态的图片，更有动态的模拟过程，让我能够清晰地看到原子间的键如何形成，电子云是如何分布，反应是如何发生的。这种直观的视觉冲击，比任何枯燥的文字描述都来得更加深刻和持久。

评分☆☆☆☆☆

学习化学使用计算机基本软件介绍非常详细。主要是为了学习Gaussian而买的书全书3

评分☆☆☆☆☆

朋友看了这本书后说内容不是很详细

评分☆☆☆☆☆

整体适合入门级的童鞋看看，属于还不错的教学类书籍

评分☆☆☆☆☆

整体适合入门级的童鞋看看，属于还不错的教学类书籍

评分☆☆☆☆☆

一般啊，基本都是根据原来的说明翻译过来的

评分☆☆☆☆☆

化学图文设计与分子模拟计算，上课用

评分☆☆☆☆☆

东西很好，我很喜欢。

评分☆☆☆☆☆

不错的书籍，专业性强。

评分☆☆☆☆☆

挺有意思的书，适合初学者阅读