ChemOffice Ultra软件在大学化学教学中的应用

宋小利　高立国

摘 要：介绍了ChemOffice Ultra软件的基本功能，并着重展示了ChemDraw Ultra在实验教学中的应用和Chem3D Ultra在有机化学教学中的应用，从而为有效的利用此软件及更有目的地进行化学研究提供高效快速途径。

关键词：化学 教学方法 计算机软件

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0202-01

随着计算方法的发展以及计算机技术的进步，人们越来越重视计算机在教学中的辅助作用。我们发现在化学课堂教学中，常常会出现一些结构复杂的有机分子或者生物大分子，在进行物质结构空间构象特点的时候不容易让学生理解。化学问题随着计算机软硬件技术的发展得到了技术支持，专门开发出解决化学问题的应用软件。美国剑桥软件公司研制的ChemOffice Ultra11.0是当前化学教学最常用的结构编辑软件，ChemOffice Ultra11.0包括Chemdraw Ultra11.0和Chem3D Ultra11.0。ChemOffice Ultra11.0可建立和编辑各类非常复杂的有机化学中的化学式、方程式、结构式等，检查有机分子结构的合理性与立体化学的空间表达，精确显示有机分子中指定结构部分的多种光谱，可以用内置的生物绘画工具表示DNA的分子螺旋结构，还可以预测分子的某些常见物理化学性质。Chem3D Ultra11.0可提供高质量的3D分子立体图，是分子仿真分析的最佳环境，即任何有机分子结构可以在线段模型、球棍模型和比例模型中自由变换，同时显示分子中全部的键长、键角、键能等重要参数。Chem3D 11.0还能借助ChemDraw11.0窗口，在ChemDraw上画出的二维结构式立刻自动转换为三维结构。

1 ChemDraw Ultra11.0在实验教学中的应用

在ChemDraw Ultra11.0软件中，学生可通过鼠标可以轻松操作整个实验过程，实验现象逼真，具有趣味性，不但让学生做实验如若身临其境，而且还将娱乐同探索科学知识融为一体。学生可以通过实验活动验证自己所学理论知识，掌握实验技能，提高动手操作能力，培养观察能力，分析能力，想象创新能力和科学探究能力。比如学生可很快的画出实验装置图，老师可以指导学生画图的顺序，必需要安装仪器的顺序一致，即“从左到右，从上到下”，这样即使学生真正的做实验，也不会出错。

2 Chem3D Ultra11.0在有机化学教学中的应用

在以往的有机化学教学过程中，教师是利用球棍模型进行授课。模型教学，一是制作携带不方便；二是坐在后排的学生很难观察清楚，必定严重影响教学效果。而Chem3D Ultra11.0可以解决以上不足。Chem3D Ultra11.0是ChemOffice中一个十分有特点的组件，是一个非常好的三维模型设计和结构计算软件。它可以实时地显示分子的三维空间模型，自动判断分子的模型是否正确，并且可以通过量子化学计算最小化能量给出最恰当的分子空间构象。在整个计算过程中，分子是以三维动态的形式演示，形象地表示了分子的每一步的键长、键角、二面角和能量的变化。其动态演示可以记录下来，是一款非常好的教学演示软件。Chem3D Ultra11.0经过计算后可显示分子轨道图像，在教学中非常直观明了。例如：在Chem3D中首先可以画出乙烯分子的结构图，从结构图中可以看出乙烯分子的6个原子处在同一平面上，中心C原子发生的是sp2杂化。然后，点击[Calculations]→[Extended Hückel]→[Calculated Surfaces]，计算完以后，我们就可以通过[Surfaces]按钮看到最高占据轨道（HOMO）图和最低空轨道（HOMO）图了。

3 结语

ChemOffice Ultra在化学教学中的应用远不止本文所讲，例如：还可以利用该软件显示不饱和共轭体系中的离域大π键；有机或者分析化学中讲解波谱分析时可利用其计算功能可以显示红外光谱、一维核磁共振谱以及对应的谱图解析；在讲物理化学反应机理时，可以通过计算菜单计算反应历程，然后可以将整个反应过程动态地显示出来，非常美观。ChemOffice Ultra在化学教学中的应用，改变了传统化学教学单一、枯燥的教学模式，营造了一个形象生动、色彩斑斓、有趣快乐的多媒体教学环境，并且提高了学生的学习兴趣，使抽象的化学知识变得容易掌握和较为直观，大大提高了课堂教学质量。同时，还可以使学生较早接触到专业的科研工具，培养其科研兴趣。

参考文献

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