直通 Wolfram 研发：Wolfram 化学概览

dannie

内容大纲

• 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
  
  

Wolfram 语言中的化学简史

• ChemicalData
  
  

化学表达式

"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
  
  
  
  

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：
  
  

一个分子是由原子和键组成的：

分子属性按需计算：

可以通过 MoleculeModify 轻松改变结构：

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。
  
  

• 化学式有明确的分子质量和电荷：
  
  

• 一个分子可以与一个给定的公式相匹配
  
  

ChemicalReaction

获取反应物或产物：

获取产物的计数：

显示反应式：

根据方程式串创建化学反应：

这里的输入被解释为化学式：

根据 ReactionSMILES 字符串创建化学反应：

在这里，反应的组成部分是分子对象：

分子可视化

使用 IUPAC 名称创建分子。

使用绘图主题来控制是否显示氢或如何描述芳烃键。

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。

通过参考原子索引来突出原子或键。

AtomLabels

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

范例：TNT 分子图，按其氧化状态标记所有的碳原子和氮原子

模式匹配

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：

检验分子是否与化学式相匹配：

检验分子是否与模式相匹配：

一个双原子分子可以与键相匹配：

默认情况下，立体异构体之间不匹配：

范例：绘制糖的二维图，用原子的立体感来标记原子

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咖啡因的异构体，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
  

• 现在在三维空间中排列所有分子
  

化学转换

计算 2300 毫克钠所含的毫摩尔数：

计算 10 毫升水的分子数：

计算 10 摩尔氦气的体积，单位为立方英尺：

有多少摩尔的二磷酸三钙 Ca3(PO4)2

计算 Ca3(PO4)2 和 Ca(OH)2  的化学计量比率

将 5 克的 Ca(OH)2 转换为 Ca3(PO4)2：

FeatureSpacePlot

12.3 版本为分子对象引入了新的内置特征提取器。

Wolfram 化学资源

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