《計算化學》是“世行貸款21世紀初高等教育教學改革項目——係列化的教學手段研究與建設”子項目的研究成果，是普通高等教育“十五”國傢級規劃教材，北京市高等教育精品教材，高等教育齣版社“高等教育百門精品課程教材(選題立項)”之一。“計算化學”是化學、計算方法、統計學和程序設計等多學科知識融閤的一門綜閤性新課程。它運用數學、統計學與計算機程序設計的方法，進行化學、化工的理論計算、試驗設計、數據與信息處理、分類、分析和預測。

全書將化學問題與數學建模、數值計算方法的選擇和程序設計融為一體，內容分為上、下篇。上篇以化學化工中常用的數值計算方法及計算機在化學中的應用為主綫，內容包括：代數方程及代數方程組的求解、實驗數據的處理及模型參數的確定、數值積分與常微分方程的數值解法、本徵值和本徵嚮量、化學化工中的常用軟件及網絡資源簡介、化學化工中的最優化方法及化學化工過程計算機模擬簡介。下篇以化學的二級學科分類為主綫，分彆介紹瞭計算機在化學二級學科中的應用實例。

《計算化學》由文字版和光盤版組成。適用於化學類、化學工程與工藝、製藥工程、高分子材料、冶金工程、無機非金屬材料、環境工程等專業本科學生作為教材使用。也可作為對計算化學有興趣的化學、化工等專業技術人員和青年教師的參考書。

目錄

緒論

0.1 什麼是計算化學

0.2 計算機在化學中的應用及其發展

0.3 計算化學的研究內容和方法

上篇：化學中常用的數值計算方法

第一章 代數方程及代數方程組的求解

1.1 一元N次(N>2)非綫性方程的求解

1.1.1 二分法

1.1.1.1 方法原理

1.1.1.2 程序框圖及源程序

1.1.1.3 應用示例

1.1.2 牛頓一拉弗森迭代法

1.1.2.1 方法原理

1.1.2.2 程序框圖及源程序

1.1.2.3 應用示例

1.2 解綫性方程組的方法

1.2.1 選主元的高斯消去法

1.2.1.1 方法原理

1.2.1.2 程序框圖及源程序

1.2.1.3 應用示例

1.2.2 高斯-賽德爾迭代法

1.2.2.1 方法原理

1.2.2.2 程序框圖及源程序

1.2.2.3 應用示例

習題

第二章 實驗數據的處理及模型參數的確定

2.1 插值法

2.1.1 綫性插值

2.1.1.1 方法原理

2.1.1.2 程序框圖及源程序

2.1.1.3 應用示例

2.1.2 拉格朗日插值多項式

2.1.2.1 一元拉格朗日插值

2.1.2.2 一元三點拉格朗日插值

2.2 迴歸分析和麯綫擬閤

2.2.1 一元綫性迴歸分析

2.2.1.1 方法原理

2.2.1.2 程序框圖及源程序

2.2.1.3 綫性模型的推廣

2.2.1.4 應用示例

2.2.2 多元綫性迴歸

2.2.2.1 方法原理

2.2.2.2 可化為多元迴歸的問題

2.2.2.3 程序框圖及源程序

2.2.2.4 應用示例

2.2.3 多項式擬閤簡介

2.2.3.1 方法原理

2.2.3.2 源程序

2.2.3.3 應用示例

2.3 數值微分

2.3.1 方法原理

2.3.2 程序框圖及源程序

2.3.3 應用示例

習題

第三章 數值積分與常微分方程的數值解法

3.1 數值積分

3.1.1 梯形法原理簡介

3.1.2 辛普森法

3.1.2.1 方法原理

3.1.2.2 程序框圖及源程序

3.1.2.3 應用示例

3.1.3 離散點數據的求積

3.1.3.1 方法原理

3.1.3.2 程序框圖及源程序

3.1.3.3 應用示例

3.2 常微分方程的數值解法

3.2.1 歐拉法及其改進

3.2.1.1 方法原理

3.2.1.2 程序框圖及源程序

3.2.1.3 應用示例

3.2.2 龍格-庫塔法解常微分方程及一階常微分方程組

3.2.2.1 方法原理

3.2.2.2 程序框圖及源程序

3.2.2.3 應用示例

習題

第四章 本徵值和本徵嚮量

4.1 本徵值和本徵嚮量的數值解法

4.1.1 行列式求值法

4.1.2 求實對稱矩陣本徵值問題的雅可比方法

4.1.2.1 方法原理

4.1.2.2 源程序

4.2 應用示例

4.2.1 休剋爾分子軌道理論(HM0)

4.2.2 質子NMR譜的模擬

習題

第五章 化學化工中的常用軟件和網絡資源

5.1 化學中常用的軟件簡介

5.1.1 化學結構式與分子圖形編輯軟件

5.1.1.1 ChemWindow軟件使用簡介

5.1.1.2 CS ChemC)ffice軟件使用簡介

5.1.2 數據處理軟件

5.1.2.1 Origin 7.0版本的特點

5.1.2.2 Origin 7.0工作環境

5.1.2.3 0rigin 7.0應用實例

5.1.3 文獻管理軟件

5.1.4 圖譜解析軟件

5.1.5 計算機輔助教學軟件

5.1.6 量子化學計算軟件

5.1.7 分子模擬計算軟件

5.2 Internet網絡上的化學化工資源

5.2.1 Internet概述

5.2.2 Internet資源指南

5.2.3 化學化王文獻聯機檢索

5.2.4 網上的圖書、期刊、研究報告

5.2.5 網上專利、技術標準

5.2.6 網上數據庫

5.2.7 其他

習題

第六章 最優化方法在化學化工中的應用簡介

6.1 最優化方法基本原理

6.1.1 最優化與化學的關係

6.1.2 多元函數的一維尋查方法

6.2 單純形法及其在化學中的應用

6.2.1 方法原理

6.2.2 應用示例

6.2.2.1 釩點滴試驗最佳條件的搜索

6.2.2.2 石油裂解的最佳産值條件的優化

6.2.2.3 色譜分離的順序優化

6.3 化工調優操作及其應用

6.3.1 調優操作

6.3.2 統計調優法

6.3.2.1 方法步驟

6.3.2.2 應用示例

6.3.3 模擬調優法

6.3.3.1 方法步驟

6.3.3.2 應用示例

習題

第七章 化學化工過程計算機模擬簡介

7.1 化學中計算機模擬方法簡介

7.1.1 濛特卡羅方法簡介

7.1.1.1 基本原理

7.1.1.2 應用示例

7.1.2 分子動力學模擬方法簡介

7.2 化工過程模擬簡介

7.2.1 化王流程穩態模擬

7.2.2 化王流程動態模擬

7.3 化學過程計算機模擬應用實例

7.3.1 二組元理想液態混閤物氣-液相平衡相圖的計算機模擬

7.3.1.1 計算原理

7.3.1.2 計算實例

7.3.2 二組元非理想液態混閤物氣-液相平衡相圖的計算機模擬

7.3.2.1 二組元非理想液態混閤物各組分活度係數的計算

7.3.2.2 具有較大偏差的二元係統恒沸狀態的判據及其參數計算

7.3.3 復雜反應動力學的計算及過程的計算機模擬

7.3.3.1 平行反應動力學的計算機模擬

7.3.3.2 連續反應動力學的計算機模擬

7.3.3.3 對峙放熱反應的最適宜溫度的計算

7.3.4 氣相色譜儀及其實驗過程的仿真

7.3.4.1 計算模型

7.3.4.2 仿真流程和程序框圖

7.3.4.3 計算實例和結果分析

習題

第八章 無機化學計算實例

8.1 溶液濃度的計算

8.2 由元素分析而得的所有經驗式推導

8.3 由元素分析而得的閤理經驗式推導

8.4 二元化閤物的經驗式的推導

8.5 無機定性分析步驟的模擬

8.6 稀溶液依數性的計算

8.7 用元素分析法確定有機混閤物的組成

第九章 分析化學計算實例

9.1 滴定麯綫分析

9.2 氧化還原滴定麯綫的計算

9.3 弱破及其相應共軛堿鈉鹽的水溶液平衡

9.4 質譜法測定混閤物係統中各組分的含量

9.5 ABC分子體係NMR圖譜的模擬

第十章 有機化學計算實例

10.1 關於有機閤成路綫的探索

10.2 尋找最佳有機閤成路綫

10.3 有機物質精餾的計算

10.4 硝酸鈾酰和硝酸在水相和TBP-煤油間的分配平衡的計算

第十一章 物理化學計算實例

11.1 範德瓦耳斯狀態方程計算實際氣體摩爾體積

11.2 純氣體逸度的計算

11.3 基爾霍夫定律的應用——指定溫度下化學反應焓的計算

11.4 燃燒焓測定的實驗數據處理

11.5 物質絕熱燃燒反應最高火焰溫度的計算

11.6 物質標準熵(量熱熵)的計算

11.7 多組元係統中某組元偏摩爾體積的計算

11.8 單原子和雙原子光譜熵的計算

11.9 物質標準摩爾自由能函數和焓函數的計算

11.10 純物質兩相平衡時剋拉貝龍-剋勞修斯方程式的應用

11.11 二組元氣-液平衡實驗數據的擬閤與相圖模擬

11.12 二元理想液態混閤物泡點溫度的計算

11.13 求化學平衡與相平衡體係申的獨立組分數和獨立方程

11.14 化學反應平衡常數計算

11.15 微分法確定化學反應的動力學方程式

11.16 積分法確定化學反應的動力學方程式

11.17 半衰期法確定化學反應的動力學方程式

11.18 多相催化反應動力學參數的確定

11.19 苯的熱裂解脫氫反應的動力學

11.20 一級反應的濛特卡羅法模擬

11.21 強電解質溶液無限稀釋摩爾電導率的計算

11.22 強電解質水溶液離子平均活度係數的計算

11.23 原電池熱力學計算

11.24 固體對氣體的等溫吸附方程計算

11.25 固體對氣體的等溫吸附方程及催化劑比錶麵積的計算

11.26 最優化方法確定等溫吸附方程式中的參數

第十二章 結構化學計算實例

12.1 電子雲空間分布的描繪

12.2 類氫原子軌道徑嚮分布函數麯綫的模擬

12.3 分子結構-性能的多元綫性迴歸分析

12.4 一維有限勢箱中粒子的能級和波函數計算

附錄

附錄1 常用的計算化學期刊、文獻及網址

附錄2 算法和計算機語言簡介

附錄3 數值計算誤差簡介

附錄4 構造算法與編程中應注意的幾個問題

附錄5 算例索引

附錄6 子程序索引

附錄7 部分源程序(Object Pascal)

參考文獻