分子模型的创建

化学实验教案：分子模型的构建一、引言在化学教学中，分子模型的构建是一个非常重要的实验项目。

通过构建分子模型，我们可以直观地观察和理解分子的结构和性质，加深对化学概念的理解。

本实验教案将介绍如何利用简单的材料制作分子模型，并通过实践操作提高学生对分子结构的认识。

二、实验目的1. 了解并掌握分子模型的基本原理；2. 学会使用合适材料和方法制作分子模型；3. 提高学生对分子结构特征及其与化学反应之间关系的理解。

三、实验步骤1. 准备所需材料：彩色泡沫球（表示原子）、竹签（表示化学键）、卡纸等。

2. 将彩色泡沫球和竹签按照所需氢、氧原子等元素进行分类。

3. 挑选出需要构建的分子，在卡纸上绘制正确且比例合适的示意图。

4. 使用胶水将彩色泡沫球连接在一起，形成示意图上所示的分子结构。

5. 将竹签剪成合适长度，并将其插入泡沫球中，表示化学键。

6. 完成所有分子结构的制作后，让学生根据实际情况选择适当位置进行展示。

四、实验注意事项1. 实验时要小心操作，避免伤害到自己和他人。

2. 材料使用完毕后，要加以妥善保管，并及时清理工作区域。

3. 在选择材料和制作分子模型时，要尽量准确地符合实际分子结构的比例和形状。

4. 构建过程中，可以请学生根据需求调整泡沫球的大小或竹签的长度。

5. 将分子模型展示在明显可见的位置，可以增加学生对化学知识的认知。

五、预期结果通过本实验教案的指导和操作实践，在完成分子模型构建后，学生将能够更直观地理解分子结构、原子之间的化学键及其性质。

同时，通过展示分子模型，学生之间也能够互相分享知识与经验。

六、拓展应用1. 建议将本实验与其他相关的教学内容相结合，例如通过构建蛋白质或DNA 等大分子结构来拓展应用范围。

2. 鼓励学生主动利用已有知识和素材，尝试构建更复杂的分子结构，加深对化学概念的理解。

3. 提倡学生之间进行互动交流，分享自己独特的分子模型设计和构建经验。

七、实验结果分析通过本实验，学生在制作分子模型过程中可以直观地观察到原子之间的联系和结构。

分子模型、晶体模型的制作赤壁一中化学组 刘光利二○○四年五月制作目的：1.充分利用分子模型等直观的教学用具,有利于培养学生的联想能力,通过各种模型可以提高教学速度和教学质量,解决书上难以表明的立体结构，从而达到突破难点的目的。

2.理解分子结构和晶体结构 培养用物质结构特点来认识物质的特性制作材料：厚硬纸板、胶水或透明胶、铁丝、直尺、三角板、剪刀制作方法：1、正四面体的制作在厚硬纸板上划好四个等边三角形如图1a 所示，然后沿实线剪下，再沿虚线划痕迹以便折叠，折叠后用粘合剂粘牢即成图1b 所示。

2、三角双锥分子模型的制作 在厚硬纸板上划好六个等腰三角形如图2a 所示，然后沿实线剪下，再沿虚线划痕迹以便折叠，折叠后用粘合剂粘牢即成图2b 所示。

图2a 图2b图1a图1b3、正八面体分子模型的制作在厚硬纸板上划好八个等边三角形如图3a所示，然后沿实线剪下，再沿虚线划痕迹以便折叠，折叠后用粘合剂粘牢即成图3b。

图3a 图3b4、正二十面体分子模型的制作(B12)在厚硬纸板上划好二十个等边三角形如图5a所示，然后沿实线剪下，再沿虚线划痕迹以便折叠，折叠后用粘合剂粘牢即成图5b所示。

图5a 图5b使用说明1．正四面体模型直接应用于白磷分子、甲烷分子、四氯化碳分子等正四面体分子结构的教学，也可应用于数学中立体几何的有关异面直线等方面的教学。

利用正四面体还可以组合成其他形状的立体图形。

例如，由一个正四面体可以切割成较小的正八面体，其方法是将正四面体的四个顶点从它的三条棱的中点切下，便可得到一个较小的正八面体。

如果以一个正四面体为中心，另用四个与之全等的正四面体分别与它的四个面相連接，就可以得到一个十二个面全等的凹十二面体。

2．三角双锥模型直接应用于五氯化磷（PCl5）等具有三角双锥结构的分子结构的教学。

也可用于数学教学。

3．正八面体应用于分子或离子组成为RX6、RX6n-型结构的教学。

两个或两个以上的正八机体之间还可以进行不同方式的重叠就可以得到多种空间图形，对讲解超八面体等空间结构教学有很大的帮助。

chemoffice20.0用法ChemOffice20.0是一款强大的化学信息软件，它提供了全面的化学信息数据库，包括分子建模、反应机制、光谱分析等功能，广泛应用于化学、生物、材料等领域。

本文将详细介绍ChemOffice20.0的用法，帮助用户更好地掌握软件功能。

一、安装与启动ChemOffice20.0的安装过程较为简单，只需要按照安装向导的提示即可完成安装。

安装完成后，可以通过启动图标进入软件。

首次启动ChemOffice20.0时，会提示用户选择一个模板，以便进行分子建模和计算。

二、基本操作1.创建分子模型：在ChemOffice20.0中，可以通过点击“新建”按钮创建一个新的分子模型。

在创建过程中，可以选择不同的建模工具和参数，以满足不同的建模需求。

2.编辑分子模型：创建分子模型后，可以通过各种编辑工具对分子结构进行修改。

例如，可以使用“旋转”工具将分子模型旋转到正确的角度，以便观察分子的细节。

3.保存和导出分子模型：完成分子模型的编辑后，可以将其保存到本地或导出为常见的文件格式，如XYZ、MOL、PDB等。

三、化学信息查询ChemOffice20.0提供了丰富的化学信息查询功能，包括分子轨道、键能计算、光谱分析等。

用户可以通过软件内置的数据库查询所需的化学信息。

四、反应机制模拟ChemOffice20.0支持反应机制模拟，用户可以通过软件内置的反应模块构建反应路径，观察反应过程中的能量变化和产物生成。

五、光谱分析ChemOffice20.0提供了多种光谱分析工具，如红外光谱、核磁共振光谱、拉曼光谱等。

用户可以通过选择相应的光谱模块，导入分子模型，并设置相应的参数进行光谱分析。

六、软件优化与升级在使用ChemOffice20.0的过程中，可能会遇到一些性能问题或bug。

为了解决这些问题，用户可以参考软件官方论坛或社区，获取相应的优化方法或补丁程序。

同时，为了获得更好的使用体验和功能更新，用户可以定期检查软件的升级提示，及时进行软件更新。

化学实验教案：分子模型的构建一、引言化学实验是帮助学生理解和掌握分子结构及其特性的重要手段之一。

在化学教学中，分子模型的构建被广泛应用于教学实践中，以帮助学生更好地理解分子结构与性质的关系。

本文将介绍如何编制一份高质量的化学实验教案，具体内容为分子模型的构建。

二、背景知识在进行分子模型的构建之前，首先需要向学生介绍有关原子和键的基础概念。

例如，原子是构成物质的最小单元，在化合物中通过共价键或离子键相互连接形成分子或离子晶格。

此外，对于常见元素的电子排布、共价键和离子键的推导也需逐步讲解。

三、实验目标实验目标是明确实验的目的并指导学生迈向预期结果。

我们可以设定以下几个实验目标：1. 了解原子间相互作用和空间排列对分子结构和性质的影响。

2. 学会使用简单材料搭建不同类型分子模型。

3. 探究不同类型分子模型之间存在的异同，并找出规律。

四、所需材料进行分子模型构建实验所需的材料一般可以在实验室或者学校化学教具库中找到。

以下是一些常见的所需材料：1. 带孔棍状球体或塑料模型球体2. 磁性原子模型（可使用磁铁吸附）3. 彩色软质小球（表示不同元素）4. 小磁铁（用于合成有机化合物）5. 硬纸板和剪刀（用于制作基座）五、实验步骤1. 介绍分子结构和键的概念，并让学生理解如何根据原子间的相互作用来搭建分子模型。

2. 根据提供的分子式，先由学生自主尝试搭建分子模型，然后与同组同学进行讨论，寻求最佳构建方法。

3. 学生们通过对比不同类型分子模型之间的异同以及其结构与性质之间的关系，推断出规律并展示给全班。

六、实验注意事项1. 实验过程中注意安全第一，避免导致任何伤害。

2. 细心处理小零件，避免损坏或误食。

3. 指导学生正确使用材料，并注意保存实验用具，以便下次实验使用。

七、效果评估在实施完分子模型构建实验之后，可以进行效果评估以了解学生对所学知识的掌握程度。

下面是一些建议的评估方式：1. 小组讨论：组织小组讨论，让学生分享他们对于分子模型构建过程中的发现和体会。

分子结构模型的构建及优化计算分子结构模型的构建是化学研究和计算化学领域的重要一环，对于理解分子的性质和行为具有重要意义。

优化计算则是对构建的分子结构模型进行调整和优化，以求得最稳定和最符合实验结果的结构体系。

本文将介绍分子结构模型的构建方法以及常用的分子结构优化计算方法。

一、分子结构模型的构建1.实验室试验方法：实验室试验方法通过实验手段确定分子的构型和结构。

常用的实验方法包括谱学方法（如红外光谱、拉曼光谱、核磁共振等）、X射线方法和电子显微镜等。

这些实验方法可以提供分子的一些基本信息，例如键长、键角、晶胞参数等。

不过该方法需要实验设备和实验条件，有时也受到实验技术的限制。

2. 理论计算方法：理论计算方法主要通过量子力学计算、分子力学模拟和分子动力学模拟等，从基本粒子的角度计算分子的结构和性质。

在量子力学计算中，常用的方法有Hartree-Fock（HF）方法、密度泛函理论（DFT）方法、紧束缚模型（TB）方法等。

在分子力学模拟和分子动力学模拟中，常用的方法有分子力学（MM）方法、分子动力学（MD）方法等。

二、分子结构优化计算分子结构优化计算是对构建的分子结构模型进行调整和优化的过程，以找到最稳定和最符合实验结果的结构体系。

1.线性规划方法：线性规划方法是寻找一个解向量，使得目标函数最小或最大。

在分子结构优化计算中，可以通过线性规划方法来优化分子结构的内部参数，如键长、键角等。

2. Monte Carlo方法：Monte Carlo方法是一种通过随机抽样的方式来进行优化计算的方法。

在分子结构优化计算中，Monte Carlo方法可以通过随机调整分子的内部参数，以整个构象空间，寻找最稳定的构象。

3.遗传算法：遗传算法是通过模拟生物进化过程来进行优化计算的方法。

在分子结构优化计算中，可以将每一个分子结构看作一个个体，通过交叉、变异等操作模拟自然选择，以寻找最优解。

4.分子动力学模拟：分子动力学模拟是通过求解分子的运动方程，模拟分子的运动和变化过程。

中学化学教学中有效的分子模型建构方法概述：化学是一门抽象而又具有实验性的科学，而分子模型则是化学中重要的概念之一。

分子模型的建构有助于学生理解化学现象和掌握化学知识。

本文将探讨中学化学教学中有效的分子模型建构方法，旨在提高学生的学习效果和兴趣。

一、球棍模型法球棍模型法是最常用的分子模型建构方法之一。

它通过使用不同颜色和大小的球代表原子，用棍子连接原子来表示化学键。

这种方法直观而简单，可以帮助学生理解分子的结构和化学键的形成。

例如，在讲解水分子的结构时，可以用两个红色球代表氧原子，用两个白色球代表氢原子，用棍子连接它们来表示水分子的构成。

这样的模型可以让学生更好地理解水分子的极性和氢键的形成。

二、立体模型法立体模型法是一种更为直观的分子模型建构方法。

它通过使用不同形状的物体来表示分子的结构，使学生能够更好地理解分子的三维形态。

例如，在讲解甲烷分子的结构时，可以使用四个等边三角形代表氢原子，一个正四面体代表碳原子，将它们组装在一起来表示甲烷分子的构成。

这样的模型可以让学生更加清晰地认识到分子的空间排布和键角的大小。

三、计算机模拟法随着科技的发展，计算机模拟法在化学教学中的应用越来越广泛。

通过使用化学模拟软件或在线分子模型构建工具，学生可以在电脑上进行分子模型的建构和观察。

这种方法不仅能够提供更多的分子结构选择，还能够模拟一些实验无法观察到的现象。

例如，在讲解有机物的立体异构时，可以利用计算机模拟软件构建不同的结构，并观察它们在空间中的排布和性质的差异。

这样的模拟实验可以让学生更加深入地理解分子结构与性质之间的关系。

四、实物模型法实物模型法是一种通过使用真实的物体来构建分子模型的方法。

这种方法可以让学生通过触摸和操作来更好地理解分子的结构和性质。

例如，在讲解离子化合物的结构时，可以使用磁性球和棒子来表示阳离子和阴离子，将它们组装在一起来构建离子晶体的结构。

这样的实物模型可以让学生更加直观地感受到离子间的吸引力和排列规律。

实验一分子结构模型创建和优化计算7-1-1绘图区直接输入C2H6即可。

HCOOH直接在Chem 3D窗口中选择按钮A，在3D绘图区直接输入HCOOH即可。

3DH3PO47-2-1-7-3-1 MM2O 和O 距离为2.765AE 1=-5.4331Kcal/Mol E 2= 0.0289 Kcal/Mol D=E 1-2E 2=-5.3753 Kcal/MolHF/6-31++GO 和O 距离为3.0 ÅE1= -95408.4 Kcal/mol (-152.04313 Hartrees) E2== -47701.8 Kcal/mol (-76.01774 Hartrees) D=E1-2E2=-4.8 Kcal/mol = (-0.00765 Hartrees) MP2/6-31++GO 和O 距离为2.9 ÅE1=-95650.8 Kcal/mol (-152.42932 Hartrees) E2=-47822.3 Kcal/mol (-76.20978 Hartrees) D=E1-2E2=-6.2 Kcal/mol (-0.00976 Hartrees) DFT= B3LYPO 和O 距离为2.8 ÅE1= -95870.8 Kcal/mol (-152.77997 Hartrees) E2= -47932.5 Kcal/mol (-76.38545 Hartrees) D=E1-2E2=-5.8 Kcal/mol (-0.00907 Hartrees)MOPAC-PM3O 和O 距离为3.0 ÅE1= -108.7 Kcal/molE2=-53.4 Kcal/molD=E1-2E2=-1.9 Kcal/mol7-4-2”化学意义”：RuClClPNN简介：第二代Grubbs催化剂是Grubbs在1999年对第一代催化剂的改进。

Grubbs 通过系统地对催化剂结构－性能关系进行研究，发现催化剂的活性与其中一个膦配体的解离有关，认为催化循环过程中经过一个高活性的单膦中间体，然后才与烯烃发生氧化加成。

分子结构模型的构建及优化计算一、目的要求1．掌握Gaussian09W 和GaussView5.0程序的使用。

2．掌握构建分子模型的方法，为目标分子设定计算坐标。

3．能够正确解读计算结果，采集有用的结果数据。

二、实验原理量子化学是运用量子力学原理研究原子、分子和晶体的电子结构、化学键理论、分子间作用力、化学反应理论、各种光谱、波谱和电子能谱的理论，以及无机、有机化合物、生物大分子和各种功能材料的结构和性能关系的科学。

Gaussian09W程序是目前最普及的量子化学计算程序，它可以计算得到分子和化学反应的许多性质，如分子的结构和能量、电荷密度分布、热力学性质、光谱性质、过渡态的能量和结构等等。

GaussView5.0是一个专门设计的与Gaussian09W配套使用的软件，其主要用途有两个：构建Gaussian09W的输入文件；以图的形式显示Gaussian09W计算的结果。

本实验主要是借助于GaussView5.0程序构建Gaussian09W的输入文件，利用Gaussian09W程序对分子的稳定结构和性质进行计算和分析。

三、软件与仪器1．软件：Gaussian09W、GaussView5.0计算软件2．仪器：计算机1四、实验步骤H20:1. 分子的最稳定结构打开GaussView5.0程序，在GaussView5.0中利用建模工具（View→Builder →），在程序界面元素周期表的位置处找到所需的氧、氢元素，单击即可调入该元素与氢元素的化合物。

绘制出水分子的结构式后，把图形保存成.gif文件（File→Save，取名为1H2O.gif）构建分子成功后，可以利用GaussView5.0查看分子的对称性和坐标。

从Edit→point group路径可以查看所构建的分子点群；从Edit→atom list 路径可以产看所构建的分子内坐标和直角坐标。

用记事本打开刚才保存的1H2O.gif，把计算方法及关键词改为 #p HF/6-31G(d) opt (maxcycle=300) freq, 并对题目进行修改，再保存。

实验一、分子模型的构建和优化一、实验目的1. 掌握用Gaussian软件优化分子结构的方法。

2. 掌握构建分子结构的方法。

3. 能够利用Gaussian输出文件分析实验数据并收集所需的数据。

二、实验原理Gaussian软件是一款量子化学软件，其可以通过计算得到分子和化学反应的许多性质，如分子的机构和能量、电荷密度分布、热力学性质、光谱性质、过渡态结构和能量等等。

分子几何构型的变化对能量有很大的影响。

由于分子几何构型而产生的能量的变化，被称为势能面。

势能面是连接几何构型和能量的数学关系。

对于双原子分子，能量的变化与两原子间的距离相关，这样得到势能曲线，对于大的体系，势能面是多维的，其维数取决与分子的自由度。

势能面中，包括一些重要的点，包括全局最大值，局域极大值，全局最小值，局域极小值以及鞍点。

极大值是一个区域内的能量最高点，向任何方向的几何变化都能够引起能量的减小。

在所有的局域极大值中的最大值，就是全局最大值；极小值也同样，在所有极小之中最小的一个就是具有最稳定几何结构的一点。

鞍点则是在一个方向上具有极大值，而在其他方向上具有极小值的点。

一般的，鞍点代表连接着两个极小值的过渡态。

几何优化做的工作就是寻找极小值，而这个极小值，就是分子的稳定的几何形态。

对于所有的极小值和鞍点，其能量的一阶导数，也就是梯度，都是零，这样的点被称为稳定点。

所有的成功的优化都在寻找稳定点，虽然找到的并不一定就是所预期的点。

几何优化由初始构型开始，计算能量和梯度，然后决定下一步的方向和步长，其方向总是向能量下降最快的方向进行。

大多数的优化也计算能量的二阶导数，来修正力矩阵，从而表明在该点的曲度。

当一阶导数为零的时候优化结束，但实际计算上，当变化很小，小于某个量的时候，就可以认为得到优化结构。

对于Gaussian，默认的条件是：力的最大值必须小于 0.00045均方根小于 0.0003为下一步所做的取代计算为小于 0.0018其均方根小于 0.0012这四个条件必须同时满足，比如，对于非常松弛的体系，势能面很平缓，力的值已经小于域值，但优化过程仍然有很长的路要走。

chen3D构建分子模型
方法一：使用ChemDraw Panel面板
单击View菜单并选择ChemDraw Panel命令可以在Chem 3D 中打开ChemDraw面板，因为ChemDraw创建平面结构所以绘制过程比较清晰也更容易掌握。

创建分子构型的方法是：只要在ChemDraw Panel中单击就会出现工具栏，然后选择工具绘制需要的结构即可，Chem 3D窗口会同步显示对应的立体模型，这样的绘制方法比较好的是绘制者可以同时观察平面和立体结构。

方法二：使用键工具
利用Chem 3D的Building工具条中单键、双键、叁键工具就可以创建分子立体模型，这要求绘制者要对化学立体模型比较熟悉。

创建方法是：单击键工具，然后在绘制窗口拖动鼠标，绘制完一根C-C键后释放鼠标按钮，然后再以其中一个C原子为起点，继续绘制其它键，最后根据需要修改原子或基团类型。

方法三：使用文本工具
使用Building工具条中的文本工具创建立体模型需要绘制者对该分子构型的化学式尤为清楚。

操作方法是：选择文本工具后在沪指窗口单击生成文本输入框，然后在文本区域内键入原子符号及数量(即化学式)，比如创建4-甲基-2-戊醇的立体模型记载输入框中CH3CH(CH3)CH2CH(OH)CH3，最后按下回车键即可。

物理化学实验—分子模型的建立实验目的实验原理实验步骤实验注意事项数据记录和处理问题讨论化学结构式简单立体结构式球棍立体结构式化学结构式Au晶体结构TiO2晶体结构化学结构式C60结构, football NaCl晶体结构我们怎么来实现以上化学结构式？利用化学软件，在计算机上实现。

分子结构模型的作用：1、教学方面：有助于认识微观结构2、科学研究方面：进行化合物结构表达，进行量子化学计算一、实验目的1、了解建立分子模型的意义（1）教学需要，2）计算基础）2、学习建模软件的使用方法3、建立平面、立体分子模型二、主要设备和软件1、计算机，Pentium IV，256M内存2、ChemOffice7.0；HyperChem7.0 ；ChemWindow6.0等三、实验步骤（一）、使用ChemOffice7.01、ChemOffice7.0包含两个模块ChemDraw；Chem3D。

2、首先使用ChemDraw（1）演示：丁烷、二丁烯、乙酸、丙酮、硝基苯、苯酚等（2）演示：有机实验装置（3）以上复制到word文档中。

分子模型的建立、分子微观性质3、使用Chem3D（1）演示：丁烷、二丁烯、乙酸、丙酮、硝基苯、苯酚等（2）以上复制到word文档中。

（3）可以作课件。

（4）分子模型可以生成量子化学计算模型。

4、使用ChemDraw、Chem3D练习若干例子，将文件以“学号+序号”命名，保存。

交给老师。

要求：尽量熟练掌握软件使用方法。

9：50开始讲解第二部分内容物理化学实验—分子模型的建立物质结构和性能之间的关系：物质的性质从本质上说是由物质内部的结构决定的。

深入了解物质内部的结构，不仅可以理解化学变化的内因，而且可以预见到在适当外因的作用下，物质的结构将发生什么样的变化。

例如研究与氮分子有关的配合物的结构，以及这些结构在不同条件下的变化，就有利于我们在常温常压下寻找固氮的途径。

又例如研究高分子的性能和结构的关系，就为合成各种特殊需要的高分子材料提供了资料。

分子结构模型的构建及优化计算分子结构模型的构建通常通过两种主要方法：实验方法和计算方法。

实验方法包括化学合成和晶体学等实验技术，它们可以用来确定分子的几何结构和相互作用。

计算方法包括分子力场方法和量子化学方法，它们可以用来预测分子的结构和相互作用。

对于小分子，实验方法通常是直接合成所需的分子，并通过晶体学方法确定其准确的几何结构。

对于大分子和复杂体系，实验方法常常不能得到准确的几何结构，此时计算方法就显得尤为重要。

分子力场方法是一种基于经验的力场模型，可以用来模拟分子的力学性质和相互作用。

常用的分子力场包括力场参数和分子动力学方法。

力场参数是一组数值，描述了分子中原子之间的相互作用，这些参数通常通过实验数据拟合得到。

分子动力学方法是一种通过求解牛顿运动方程来模拟分子运动和相互作用的方法。

通过改变分子的初始构型和参数设置，可以得到一系列不同的分子结构模型。

量子化学方法则是通过求解分子的薛定谔方程来计算其几何结构和能量等性质。

常用的量子化学方法包括Hartree-Fock方法和密度泛函理论方法。

Hartree-Fock方法是一种最简单的量子化学方法，它通过假设波函数是一个单行列式来近似求解薛定谔方程。

密度泛函理论方法则通过引入电荷密度的概念，将分子的能量表示为电荷密度的泛函，通过最小化能量泛函来求解分子的几何结构和能量。

分子结构模型的优化计算是指在给定的计算条件下，寻找分子的最佳构型和能量。

常用的优化算法包括克劳德最小化算法、共轭梯度算法和遗传算法等。

克劳德最小化算法是一种基于梯度下降法的最优化算法，它通过不断地改变分子的构型和参数来寻找最低能量的构型。

共轭梯度算法是一种迭代算法，它通过不断地调整方向和步长来优化分子的构型和能量。

遗传算法则是一种模拟生物进化的优化算法，通过不断地交叉和变异来寻找最优解。

总之，分子结构模型的构建和优化计算是计算化学中的一个重要研究方向，它可以用来预测和优化分子的结构和性质。