直通 Wolfram 研发:Wolfram 化学概览

直通 Wolfram 研发:Wolfram 化学概览的图1

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内容大纲
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  • Wolfram语言中的化学简史

    • ChemicalData -> Entity -> Molecule

  • 化学表达式

    • ChemicalFormula

    • ChemicalReaction

    • MoleculeName

    • FindIsomers

  • 分子可视化

    • 原子和键合标签

    • 新的绘图功能

  • 模式匹配

    • MoleculeMatchQ

    • MoleculeSubstructureCount, MoleculeContainsQ, MoleculeFreeQ

  • 化学转换

  • FeaturespacePlot

  • Wolfram化学资源

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Wolfram 语言中的化学简史
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  • ChemicalData


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化学表达式
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"Chemical" 实体

  • 从第10版开始,实体为Wolfram知识库提供了一个统一的接口

  • 扩展了查询多个实体或多个属性的语法

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Molecule:一个可计算的化学对象

  • 第12版引入了Molecule,一个可计算的对象,可以代表任何单一的分子:

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一个分子是由原子和键组成的:


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分子属性按需计算:


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可以通过 MoleculeModify 轻松改变结构:


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ChemicalFormula

  • 一个 "化学 "实体代表一个在知识库中具有记录的单一化学物类,其具有完整的属性,如熔点、比热容等;

  • 一个分子可以是任何化学结构,必须有指定的连通性;

  • 化学式(ChemicalFormula)只有一个原子类型及其系数的列表——它代表具有给定公式的任何(或所有)化学物类。

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  • 化学式有明确的分子质量和电荷:

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  • 一个分子可以与一个给定的公式相匹配


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ChemicalReaction

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获取反应物或产物:

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获取产物的计数:

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显示反应式:

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根据方程式串创建化学反应:

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这里的输入被解释为化学式:

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根据 ReactionSMILES 字符串创建化学反应:

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在这里,反应的组成部分是分子对象:

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分子可视化
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使用 IUPAC 名称创建分子。

直通 Wolfram 研发:Wolfram 化学概览的图42使用绘图主题来控制是否显示氢或如何描述芳烃键。

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MoleculePlot3D 有助于快速生成交互式绘图,其绘图主题对应于常见情形。

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通过参考原子索引来突出原子或键。

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AtomLabels
  • AtomLabels  和  BondLabels  是  MoleculePlot  和  MoleculePlot3D  的新选项。

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范例:TNT 分子图,按其氧化状态标记所有的碳原子和氮原子

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模式匹配
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MoleculeMatchQ


  • 加入其他  Molecule  模式匹配函数:
  • FindMoleculeSubstructure

  • MoleculeContainsQ

  • MoleculeFreeQ

  • MoleculeSubstructureCount

检验两个分子是否相互匹配:

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检验分子是否与化学式相匹配:

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检验分子是否与模式相匹配:

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一个双原子分子可以与键相匹配:

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默认情况下,立体异构体之间不匹配:

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范例:绘制糖的二维图,用原子的立体感来标记原子

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范例:使用子结构模式过滤异构体列表


  • 找到在氧和氮之间有一个芳香键的异构体,并将它们排列在最大的共同子结构上
  • 本范例使用了 FindIsomers、MoleculeContainsQ、MoleculeMaximumCommonSubstructure 和 MoleculeAlign

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  • 现在在三维空间中排列所有分子

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化学转换
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计算 2300 毫克钠所含的毫摩尔数:

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计算 10 毫升水的分子数:

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计算 10 摩尔氦气的体积,单位为立方英尺:

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有多少摩尔的二磷酸三钙 Ca3(PO4)2

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计算 Ca3(PO4)2 和 Ca(OH)2  的化学计量比率

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将 5 克的 Ca(OH)2 转换为 Ca3(PO4)2

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FeatureSpacePlot
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12.3 版本为分子对象引入了新的内置特征提取器。

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直通 Wolfram 研发:Wolfram 化学概览的图81

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Wolfram 化学资源
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一个为 Wolfram 世界中化学内容资源而策划的门户。
  • 化学工具
Wolfram|Alpha ——使用自然语言的化学计算器
Wolfram|Alpha 笔记本编辑器  ——数字笔记本中的多步骤化学计算
Wolfram 演示项目  ——交互式化学演示工具
Wolfram 语言 ——化学函数的分子系列
Wolfram 函数资源库——专业化学函数
Wolfram 数据资源库——可计算化学数据组
  • 计算器
    减少认知负荷,促进实验设计中更深层次的化学思维。

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