Chemsketch在构建三维模型中的应用

摘要：利用Chemsketch可方便构造出分子和晶体等的三维模型，以正十二面体为例，介绍了三维动态模型的绘制方法和生动形象地表达其结构的方法。

关键词：Chemsketch；分子；晶体结构

中图分类号：TP302.4 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)16-31130-01

Application of Chemsketch in Three-dimensional Space Model

LI yan1,NIE Guang-hua2

(1.Hubei Institute for Nationalities, School of Information Engineering, Enshi 445000,China;2. Hubei Institute for Nationalities, School of Chemistry and Environment, Enshi 445000,China)

Abstract:Three-dimensional space model such as molecules and crystal were constructed using Chemsketch program. The structures can be lively exhibited. Take the case of regular icosahedrons; the constructed methods of three-dimensional space model were introduced.

Key words:Chemsketch;molecule;crystal structure

1 引言

在一些学科的教学中，三维动态模型可有效的帮助学生理解和掌握相关的知识，但传统教材多采用二维平面图形描述，对于空间想象能力和抽象思维能力较差学生不容易理解和掌握。利用Chemsketch可方便构造出可交互的三维模型，这些模型是动态的，可以操纵它们移动、旋转和进行放大、缩小等，这无疑会增加形象性和直观性，在化学、生物学、物理等教学中都会取得良好的教学效果。

2 Chemsketch功能简介

ChemSketch是加拿大Advanced Chemistry Development Inc.(ACD)软件公司为其NMR谱图数据库以及物性估算软件设计的结构分子式输入软件。该软件可用于画化学结构、反应和图形,也可用于设计与化学结构相关的报告和演讲材料。

ChemSketch具有以下主要应用模式和主要功能：结构模式，用于画化学结构，计算其各种属性；绘图模式，进行文本与绘图操作；另外还可自动计算分子量，原子百分组成、摩尔折射率、摩尔体积、折射率、表面张力、密度、介电常数、极化率。

利用ChemSketch软件可方便快捷的绘制2D化学结构，另外可利用其自带一个可以动态显示三维结构的程序，可以将绘制的结构式显示为三维立体结构并且可让三维结构分子式自动在三维空间中自由旋转，也可用鼠标拖动结构分子式让它在三维空间中旋转，用户就可从不同角度观察化学结构。这个程序还有一个强大的功能，可以计算出任意两个原子间的距离，计算键角和中间隔一化学键的两个化学键之间的扭转角。

3 三维界面

建立晶体的三维立体结构，一般在ChemSketch结构模式中绘制好结构式，然后单击“Copy to 3D”按钮，就进入了ACD/3D窗口。要使3D结构动起来要单击对其进行优化。ACD/3D窗口如图1所示。

三维结构可采用多种显示模式: 线形、棍形、球棍形、球形、圆形和电子云形6种空间立体结构显示方式。

线形模式：分子的原子用点表示，键位用细线表示。

棍形模式：分子的键位用圆柱体表示。

球棍形模式：用球棍模型表示三维结构。

球形模式：原子用球体表示。

电子云模式：电子云方式。

圆形模式：原子用圆形表示。

图1

3D结构各原子都配以基本颜色，默认背景色为黑色，用户可选绎不同的颜色模式。

拖动鼠标即可任意旋转分子或选绎“Auto rotate”或“Auto rotate and change style”按钮可自动旋转结构；学生就可直观的从各个角度观察到晶体的空间结构。

对3D中的图形可以直接剪贴到我们需要的地方，如Word中；另外，也可将3D文件转换成VRML，用于多媒体教学和Internet上的远程教育。

4 三维模型绘制示例－正十二面体 C20的绘制

(1)从原子基团表Table of Radicals中选择环戊烷，在绘图区中放置一个环戊烷。

(2)用鼠标在环戊烷的每一个键位上单击以生成其它五个环。

(3)单击鼠标右键以快速转换至选择/移动Select/Move工具 。

(4)按下图移动a,c,e,g,i原子分别到b,d,f,h,j原子

(5)在原子工具条中选择碳原子按键，在下图箭头所指位置单击,生成甲基。

(6)通过拖动鼠标连接相邻的甲基碳原子，得到以下结构：

(7)单击3D Optimization按键得到所绘结构的3D模型。

(8)单击删除工具 按键，删除氢原子。

(9)单击“Copy to 3D”按钮，就进入了ACD/3D窗口。

利用ChemSketch建立的分子和晶体等的三维立体结构授课，可充分激发学生的学习兴趣，提高课堂效率，学生看后不但易于理解而且印象深刻，帮助教师突破了难点。

参考文献：

[1]ChemSketch软件自带的帮助文件。

注:“本文中所涉及到的图表、公式注解等形式请以PDF格式阅读原文。”