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ベクトルドロー・レベルゼロ

化学に関連するアプリケーション

最終更新日

様々な分野でコンピュータが有効利用されており、それは、化学の分野でも同じです。

構造式描画アプリケーション

学生時代、化学が苦手な人を悩ませる大きな原因の一つが化学構造式です。名前で表すと長く複雑になる分子構造を図で簡略的に表記できるので、非常に便利です。

ただ、手書きで描くと何度も何度も描き直す必要があるので、非常に手間がかかる上、記述ミスを伴います。そこで、コンピューター上で図として管理すれば、かんたんに同じ化学構造式が貼り付けるだけで利用できます。

一般的なドローソフトでも描くことはできますが、化学構造式は、記述法則があるので、専用の記述アプリケーションを使用するとかなり早く描くことができます。

チームや組織で作業している場合は、書式を統一し、描いたモデルは、共有ファイルとして管理すると、必要になるたびに描くことなく、すでに誰かが描いたモデルを利用できるので、図の統一ができるとともに、報告書の作成業務が効率化できます。

合成化学の分野でよく使用される、分子構造式に加えて、生化学分野で使用されるリボンモデルが存在します。

化学構造式描くアプリケーション

ちなみに、この化学構造式は、意外なことに、ほとんどの場合、合成化学分野でしか使用されません。 分子の構造や他の分子との反応性を分子構造から推測しようとする視点が、他の分野ではほとんど必要ないからです。しかし、有機化合物の分析、合成ルートの探索、薬理活性の推測などの分野では、化学構造式は、頻繁に使用されています。

製品

  • Chemdraw(一番使われているが、学生、教職員版はともかく、商業利用では高価)
  • ACD/ChemSketch(学生・個人利用では無料。商業利用だとお高め)
  • ChemDoodle(程々の価格。商業利用で使うには良いかも)
  • MarvinSketch(学生・個人利用では無料。商業利用時の価格は不明)

おそらく無料で利用できる思われるもの(利用許諾は、ご自分で確認してください。)

リボンモデル

リボンモデルは、タンパク質を表すのに使用されます。

化学物質データベース

構造式描画アプリケーションで作成された構造式のMOLファイル形式のデータは、オンライン化学情報データベースとして公開されている場合があります。

Texで化学構造式を描画する関連のリンク

TeX Alchemist Online (外部サイト)

化学構造式を X Υ MT E X で描く (外部サイト)

京都大学 学術メディアセンター全国共同利用版［広報］Vol.6 No.1 (Mar. 2007)　46-51


TeXで分子構造式を描くパッケージ「chemfig」 (外部サイト)

化学教諭のための入門（センター試験バージョン） (外部サイト)

誰でも簡単！ 化学構造式を LaTeX に取り込むパッケージ(外部サイト)

分子模型

本を読みながら、手に取って、実際に立体を確認するには、分子模型が便利です。糖やアミノ酸は、分子構造式では、あたまに入ってこないことが多いです。

一番使いやすい分子模型と思われる「HGS分子構造模型」は、製造元が倒産してしまったことにより、再生産は期待できません。 必要な方は、入手可能なうちに入手されることをおすすめします。

同等か、より使いやすい分子模型は、しばらく登場しないと思われます。

（株）日ノ本合成樹脂製作所-東京商工リサーチ(倒産情報です。)

NMR解析ソフト

自分の机でNMR解析がしたい。そんな時に気になるソフトです。 個人で使ったり、購入したりするソフトではありませんが、こんなソフトもありますという紹介です。

パソコンによるFT-NMRデータ処理 (外部サイト)

NUTSNUTS日本語

　　

Delta

Deltaダウンロードガイド

分子軌道計算

GAMESS（非経験分子軌道計算ソフト）

化学工学シミュレーション

フロギストン説を使ってエネルギーが質量を持たない存在であると教えてもらっているのですが、エネルギーが質量を持たないことは、化学反応を質量保存の法則でか考えていると理解しにくい概念です。

化学反応や状態変化などの様々な現象を質量保存の法則だけでなく、エネルギー保存の法則を加えて理解する分野が、化学工学です。ちなみに、この分野では、分子構造や化学構造式は、まず使われません。

化学プラントや反応装置設計を行う際には、実際に試作機を作って、実際に動かし、検証し、更に改良した試作機を作ることを繰り返す時間と手間と予算が必要な方法は、避ける傾向があります。

取り扱う物質の物理物性を調べて、化学熱力学や流体解析を使用して、想定した理論式で、現実の現象を再現できるか大量の計算を行います。それを元に、計算上、妥当な反応装置を作成します。（反応熱、反応速度、それぞれの温度の液体の粘度、融点、沸点、溶解度、蒸気圧、蒸発潜熱、溶解熱、融解熱、腐食性など）

この方法により、実際に作成する試作機の数や改修の回数を減らすとともに、実験の数も大幅に減らすことができます。それでも、大量の物理物性や素材データを実験により測定、収集する必要がります。試作機が完成したあとの実験も理論式を使用して、実験の数を効果的に削減します。

数学な得意なエンジニアが、このようなシミュレーションと呼ばれる計算上の検証を行うためのアプリケーションが販売（サブスクリプション型や購入価格に年間利用料が加算される形が多い）されています。素材や原料の物理物性のライブラリや部品や装置の価格のライブラリがシステムに内包されているものもあります。

このような総合的なシステムの他に、1つ1つの単位操作については、個別のアプリケーションが存在します。

この分野では、FORTRANで書かれたプログラムもたくさん存在しているようです。

  • CEA：化学平衡計算プログラム

    CEA は NASA Glenn Research Center の S. Gordon と B. J. McBride らによって開発された化学平衡計算プログラムです.

  • NASA-CEA 利用方法
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