【化学计量学】的意思_什么是化学计量学

简介

国际化学计量学学会给化学计量学作出了如下的定义

化学计量学是一门通过统计学或数学方法将对化学体系的测量值与体系的状态之间建立联系的学科

由于化学反应而引起反应物系组成变化的计算方法是对反应过程进行物料衡算和热量衡算的依据之一

它应用数学统计学和其他方法和手段包括计算机选择最优试验设计和测量方法并通过对测量数据的处理和解析最大限度地获取有关物质系统的成分结构及其他相关信息

化学计量学是瑞典Umea 大学S.沃尔德(S.Wold)在1971年首先提出来的1974年美国B.R.科瓦斯基和沃尔德共同倡议成立了化学计量学学会化学计量学在80年代有了较大的发展各种新的化学计量学算法的基础及应用研究取得了长足的进展成为化学与分析化学发展的重要前沿领域它的兴起有力地推动了化学和分析化学的发展为分析化学工作者优化试验设计和测量方法科学处理和解析数据并从中提取有用信息开拓了新的思路提供了新的手段

研究对象

化学计量学的研究对象是有关化学量测的基础理论和方法学它所研究的内容包括统计学和统计方法分析信息理论采样试验优化与设计分析校正理论分析信号检测和分析信号处理化学模式识别图像分析构效关系研究人工智能和专家系统人工神经元网络与自适应化学模式识别库检索等

化学计量方程

方程

化学计量学计算的基础方程设反应组分反应物及反应产物A1,A2…An间进行一个化学反应根据反应前后反应物系的质量保持不变核反应除外即反应物消失的质量恒等于反应产物生成的质量其化学计量方程可以下列通式表示

v1A1+ v2A2+…+ vnAn=0　 (1)

或

方程一

(la)

式中 vi为反应组分A i的化学计量系数A i为反应物时 vi<0;A i为反应产物时, vi>0;A i若为惰性组分则 vi=0如将反应物集中在左端而反应产物全部移至右端,(1)式即是通常的化学方程式化学计量方程仅表示反应过程中反应组分摩尔质量变化的比例关系而不反映反应实际进行的机理

如在 n个反应组分间存在着 m个相互独立的化学反应则有如下的化学计量方程

方程二

　(2)

式中 vij为第 j个反应中反应组分A i的化学计量系数

独立反应数

同时进行的若干反应如果其中任何一个反应均不可能由其他反应线性组合得到此即为独立反应反应物系中存在多个反应时首先需确定独立反应数它可根据化合物元素矩阵来确定设反应组分A1A2…An是由 p个元素E1E2…,E p所组成,反应组分A i中含元素 Ek的原子数,

方程三

则按反应组分及组成元素可写出下列矩阵

矩阵

若上列矩阵的秩为 R,则独立反应数 m等于 n- R此法不适用于含有同分异构化合物的物系计算各反应组分量的变化时只需计及独立反应毋需考虑非独立反应

反应进程变量

表示反应进行程度的变量若物系中只含一个反应则用一个变量即可描述反应进行的程度若为多个反应则反应进程变量数目应等于独立反应数常用的反应进程变量有①反应进度指反应组分的变化量与其化学计量系数之比,是一个广度变量,单位为mol反应进度是对一个反应而言的若有 m个独立反应,相应的有 m个反应进度根据反应进度可以计算任何反应组分的变化量②转化率某一反应物的反应量与其初始量之比转化率为一强度因素其值小于或等于 1除非初始反应物系中各反应物的比例符合化学计量系数比否则按不同反应物计算的转化率的数值是不同的③收率为生成某一反应产物所消耗某一反应物的摩尔量与该反应物的初始摩尔量之比收率亦为强度因素其值小于或等于1若按重量来计算收率,称为重量收率当产物的分子量大于反应物的分子量时则其值可能大于 1④选择率为生成某一反应产物所消耗某一反应物的摩尔量与该反应物转化的摩尔量之比选择率也是强度因素其值小于或等于1

根据转化率收率和选择率的定义可知收率等于转化率与选择率的乘积

具有循环过程的反应系统反应器流出的物料分离出大部分产品后又回到反应器进口处所以进入反应器的物料组成将不同于进入反应系统的原料组成反应器出口的物料组成也不同于离于反应系统的物料组成以反应器进出口为基准计算的收率和转化率分别称为单程收率和单程转化率如以进出反应系统的物料来计算转化率和收率则分别称为全程转化率和全程收率

反应进度是根据反应来定义而转化率收率和选择率则是按反应组分来定义因此两类反应进程变量不应混用

化学计量学

一些重要方法的原理及应用

作者许禄定价 ¥ 29.00 元

出版社科学出版社出版日期 2004年05月

ISBN 7-03-011643-7/O.1794 开本 24 开

类别综合化学化工,分析化学及仪器,化学工程及设备页数 293 页

简介

本书介绍了化学计量学中的一些重要方法全书共10章其中第1章概略地回顾了化学计量学的发展历史及现状第2～4章介绍了主成分分析及在此基础上的偏最小二乘方法多元分辨方法和三线性分解第5章介绍了人工神经网络法目前在化合物构效关系研究中应用广泛第6章介绍了遗传算法及模拟退火算法它们是近年发展起来的寻优算法第7章介绍了小波分析主要用于信息压缩重叠峰分解及基线校准等第8章介绍了模式识别中最新方法的发展第9章及第10章均为化学计量学方法在光谱中的应用

第1章化学计量学发展与展望

1·1 Wold的命名与学术界的反响

1·2 化学计量学与分析化学

1·3 FECS的Eurocurriculum

1·4 属于整个化学的学科分支

1·5算法驱动与问题驱动

1·6 化学数据挖掘的大好机遇

1·7 化学计量学与生物信息学

1·8 展望

第2章主成分分析

2·1 引论

2·2 主成分分析的理论

2·3 主成分分析算法

2·4 基于主成分分析的多元校正方法

2·5 主成分数的确定

2·6 基于主成分分析的模式识别

2·7 结语

参考文献

第3章联用色谱数据的多元分辨方法及其在中草药分析中的应用

3·1 联用色谱仪器数据的数学特征

3·2 化学计量学的多元分辨的基本原理与方法

3·3 中药色谱指纹图谱中药整体性化学表征

3·4 中药色谱指纹图谱在中药现代化研究中的核心地位

3·5 现代分析仪器与中药色谱指纹图谱定性定量剖析

3·6 中药色谱指纹图谱定性定量分析的几个实例

参考文献

第4章三线性分解成分分析在分析科学中的应用

4·1 引论

4·2 三线性模型

4·3 立方阵的秩

4·4 三线性分解

4·5 三线性分解的惟一性

4·6 基于三线性分解的二阶校正

4·7 基于三线性分解的二阶标准加入法

4·8 三线性分解成分分析的若干应用

4·9 结语

参考文献

第5章人工神经网络法及在化学中的应用

5·1 引论

5·2 反向传输人工神经网络算法

5·3 Kohonen自组织特征映射模型

5·4 Hopfield网络

5·5 人工神经网络法的应用

5·6 结语

参考文献

第6章遗传算法及模拟退火算法

6·1 遗传算法与优化

6·2 简单遗传算法

6·3 数值遗传算法

6·4 遗传算法的应用

6·5 遗传算法在化学中的应用

6·6 遗传算法的讨论和发展

6·7 模拟退火算法的基本原理

6·8 模拟退火算法的控制参数与改进

6·9 退火演化算法

6·10 快速退火演化算法的应用

参考文献

第7章小波分析与分析化学信号处理原理程序与实例

7·1 小波与小波变换

7·2 小波变换的基本算法

7·3 小波变换的程序设计

7·4 小波变换的应用实例

参考文献

第8章化学模式识别及其近期进展

8·1 化学模式识别的基本概念和几个常用算法

8·2 化学模式识别的近期进展

参考文献

第9章褶合光谱法和褶合光谱仪的理论与实践

9·1 褶合光谱法产生的背景

9·2 褶合光谱分析法的原理

9·3 褶合光谱仪能做什么

9·4 UV/Vis-W褶合光谱仪怎么做

9·5 结语

参考文献

第10章自模型混合物分析方法及在光谱分析中的应用

10·1 引论

10·2 基本原理

10·3 离子淌度谱分析中的应用

10·4 在近红外光谱分析中的应用

10·5 实时SIMPLISMA

10·6 结语

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提出

研究对象