1、结构化学多媒体素材制作,1 函数图(2D)制作,示意图可选用各种绘图软件中曲线绘制工具，如Office的“绘图”工具、Chemwin、CorelDraw等等，尽量制作成矢量图2D函数图可选用各种绘制函数图的软件，如Origin、Sigmaplot等,示意图 例1状态函数和概率,本图参考Atkins “Atkins Physical Chemistry”,自选图形线条曲线绘制曲线鼠标右键“编辑顶点”调整画坐标、2条竖线、2箭头自选图形线条任意多边形，画出阴影部分调整线粗细加文本框注解选上所有的对象，鼠标右键组合(也可x剪切，选择性粘贴为Windows元文件),几个小技巧：画直线或箭头按Shift
2、键容易画水平或垂直线；调整线长短时按Shift键不改变线的方向；使用键盘键调整对象位置时，按Ctrl键可逐点移动,示意图 例2苯HMO能级,程序：Chemwin选粗键，按Shift拉长选择刚画好的键，按Ctrl复制两个到第二排选择第二排两个键，k(或“Arrange-Space Objects”)排列对象，水平30点G将二个键组合为组复制这两个二个键二次复制第一个键，12221形式全选(A)， k，垂直排列对象30个点删除中间两个键鼠标右键T，输入a+b，字体更改为Symbol复制到合适位置，更改为各能级值加上电子、苯结构式,Chemwin使用可参考网站讲义计算机在化学中的应用,函数图 例4氢
3、原子2s轨道径向分布函数图,程序：Origin打开Origin点击“New Graph”按钮GraphAdd Fuction GraphPlot Detail窗口，F1(x)处输入函数x2*(2-x)2*exp(-x) /8 按OK双击x轴和y轴，调整坐标范围修饰，得到函数图,Origin使用可参考网站讲义计算机在化学中的应用,函数图 例3氢原子dxy轨道角度部分函数图,程序：Origin打开Origin鼠标右击Data1窗口A(X)位置选择Set Column Value按右图输入列号范围(1-361)和公式(i-1)*pi/180产生0360的弧度值右击B(Y),设置列值为Y的函数值：(1
4、5/pi)0.5*0.25*sin(col(A)*2)空白处鼠标右击，添加两列右击C(Y)和D(Y)，分别设两列值为col(B)*cos(col(a)与col(B)*sin(col(a)右击C(Y)set as X选择C(X2)与D(Y2)，Plot Line按钮鼠标右击Graph1窗口的“1”处，选择Layer Property，设置纸宽高一致，显示比例相同修饰图形,2 函数图(3D)制作,地形图(包括网格图，等高线图等)可使用Surfer，Calc 3D, 等轮廓图(如波函数轮廓图等)可使用量子化学工具Atom Orbital、VMD、Gabedit、GaussView、POVRAY等等,
5、地形图例1.氢原子3s轨道波函数网格图,程序：Surfer打开Surfer网格函数输入函数(放大了250倍)，确认z = (27-18*sqrt(x*x+y*y)+2*(x*x+y*y)*exp(-sqrt(x*x+y*y)/3)地图线框图打开out.grd双击线框图，调整查看角度，调整比例，不显示基面双击轴，将轴显示略去，直接拷贝即可得到网格图，也可输出为WMF格式,地形图例2.氢原子3s轨道电子云黑点图,程序：Surfer打开Surfer网格函数输入函数(放大了倍数)，设增量0.2确认z = pow(27-18*sqrt(x*x+y*y)+2*(x*x+y*y)*exp(-sqrt(x*x
6、+y*y)/3),2)地图等值面图打开out.grd双击等值面图，“常规”，选“填充、平滑等值线”等级，设等值线等级填充前景色，将0设为白色，20设为黑色线条式样为不可见标注设到边界距离5in(不需要标注)不显示坐标即可得到电子云黑点图由于矢量图太大，建议输出位图,地形图例3.二维势箱波函数图,程序：Calc3D打开Calc3D下拉菜单选择3D-Data函数形式选择Z(x,y)函数栏添函数(8为调整函数值大小)8*sin(pi*x)*sin(2*pi*y)设置x,y范围为01单击Calculate按钮，得到函数图调整z方向显示比例设置表面颜色设置是否显示坐标和箱子鼠标右键可选择图形编辑形式可保
7、存为WMF格式,轮廓图例4.三维势箱波函数图,程序：SurfX3D打开SurfX3DNewf(x,y,z)=0F(x,y,z)=abs(C1*C2*C3)-0.1C1=sin(2*x*pi)C2=sin(2*y*pi)C3=sin(2*z*pi)设置显示表面颜色R=C1*C2*C3*1000G=0B=-C1*C2*C3*1000设置x,y,z范围01，Mesh Size为50调整显示x,y,z方向的线，线数20点Draw按钮画图C即可拷贝图片，也可输出为VRML和POVRAY格式,轮廓图例5. 原子轨道轮廓图,程序：Orbital Viewer单击New按钮，默认画出4fz3轨道单击Orbit
8、al按钮“=”n=3，l=d，m=0，Done显示3dz2轨道设置渲染的形式、点数、颜色等各种参数，可得到好的效果可存为位图或VRML1.0格式,轮廓图例6. 原子轨道轮廓图,程序：POVRAY作为专业绘图程序，POVRAY结构化学素材显得非常简单，但效果非常好，下面是主要部分(参考3pz.pov)注意POVRAY是左手坐标系，需要更换,Camera /设置相机参数light_source /设置光源Background /设置背景颜色union sphere , 1 pigment rgbt finish F /原子核object /函数轮廓isosurfacefunction 0.001*
9、z*(6-sqrt(pow(x,2)+pow(y,2)+pow(z,2)*exp(-sqrt(pow(x,2)+pow(y,2)+pow(z,2)/3)+0.0007 contained_by sphere Axis-1 accuracy 0.2 max_gradient 0.02 open pigment rgbt finish F cylinder , , 0.18/Scale pigment rgb finish F /圆柱cone , 0.72/Scale , 0 pigment rgb finish F /圆锥/写坐标符号text ttf timesi.ttf x 0.1 0.1 p
10、igment rgb finish F scale 3.6/Scale translate rotate scale Scale /设置放大比例rotate /设置转动角度translate/移动位置 ,轮廓图例7. 分子轨道轨道轮廓图,程序：Hyperchem(商业软件)专业分子模拟程序构建苯分子Setup选择半经验量子化学计算方法AM1Compute进行优化ComputeOrbitals修饰分子和分子轨道图可直接拷贝位图,轮廓图例8. 分子轨道轨道轮廓图,程序：Gaussian GaussView(商业软件)专业量子化学计算程序Gaussian计算苯分子(AM1) %chk=ben.chk
11、GaussView打开ben.chkResultSurfaceCubes ActionsNew Cube选择分子轨道，序号11Surface ActionsNew Surface 显示苯的分子轨道可存为BMP文件,轮廓图例9. 分子轨道轨道轮廓图,程序：Arguslab(Free)专业分子模拟程序构建苯分子，并保存(必须)Calculation选择Optimize GeometryQM选择半经验量子化学方法AM1Start进行优化Calculation选择Energy选择Surface性质-选择分子轨道1318 OK StartSurface-Make Surfaces鼠标将MO18拖到Gri
12、d窗口，CreatCurrently Defined Surface中选Simple Surface按Toggle Display、OK可以存BMP或POV文件,轮廓图例10. 分子轨道轨道轮廓图,程序：Gabedit(Free)专业分子模拟显示程序可以读各种量子化学软件的输出文件右图通过Gaussian输出的CH4分子轨道Cube文件绘制可以存BMP或POV文件,BMP,POVRAY,3 分子结构图(3D)制作,直接使用各种分子模拟显示软件Vewerlite，Gabedit, VMD，ArgulabPOVRAY先采用分子模拟软件输出POV文件，再用POVRAY渲染分子对称元素在标准分子结构上
13、加对称元素,分子结构制作,Hyperchem,Viewer Pro,ArgusLab,GaussView,VMD,Molkel,Gabedit,例1.ViewerLite+POVRAY制作分子3D结构,程序：ViewerLite+POVRAY专业显示软件+专业绘图软件ViewerLite打开环己烷D3d-1.msv调整显示角度至满意FileSave as POV格式D3d-1.povPOVRAY打开D3d-1.pov左侧下拉菜单选择图片大小按Run按钮完成渲染(结果为BMP文件),例2. POVRAY制作分子3D结构效果修饰,“camera ” 后加 “orthographic” 正交视图调整
14、光源，增加第一个光源的亮度，并设置不显示阴影，二、三光源显示阴影调整模型显示效果，增加光滑度Run得到下面图1的效果调整颜色效果可得图2、图3,图1,图2,图3,例3. POVRAY制作分子对称元素,程序：GaussView+ViewerLite+POVRAY为添加对称元素，需要标准的坐标GaussView打开分子结构数据EditPoint Group选择Enable Point Symmetry按Symmetrize对称化(显示点群正确)保存输出文件为MOL格式ViewLite打开，选择显示模式，保存POVPOVRAY中，添加对称元素生成BMP图片,4 晶体结构图(3D)制作,晶胞结构等直接
15、使用ViewerLite ViewerLite+POVRAY晶体宏观外型WinXMorph,晶胞结构 例1. 制作晶胞3D结构,程序：ViewerLite+POVRAY与分子结构程序相似，只增加了晶胞显示,晶体宏观外型 例2. 晶体宏观外型制作,程序：WinXMorph(Free 注册)指定晶体的点群、晶面指标等即可得到各种典型晶体外型打开WinXMorphFileNewSymmetry 选择点群-m3(Th) AcceptAdd Face 加210面，删除110面，得到Th典型的五角十二面体，可保存为BMP、POV、VRML格式若改为321面，得到偏方复十二面体若将点群改为23(T)则可得到
16、五角三四面体；若改为43(O)则可得五角三八面体,5 动画视频制作,POVRAY利用POVRAY的功能，可先准备好所有的对象，设计随视频各帧的变化，对象的变化，渲染一连串的图片，用视频工具连接即可,例1 分子轨道形成过程,使用clock为时间变量Povray.ini中设置Initial_Frame = 1Final_Frame =16运行POVRAY，产生一系列图象用视频软件连接，得到动画,例2 简正振动模式,使用Gaussian对苯分子进行优化和频率分析GaussView找到苯呼吸振动的频率从Gaussian输出文件中截取苯的坐标和振动位移，据此，可制作苯呼吸振动的动画,6 结构化学素材获得
17、,南开大学结构化学课程网站http:/http:/202.113.231.157,南开大学结构化学课程网站,量子力学一、二、三维势箱、圆周势箱波函数图 (图片 VRML)原子结构径向、径向密度、径向分布、角度部分、电子云角度分布、等值线图 、网格图 、电子云网格图 、电子云黑点图(图片)以及原子轨道轮廓图(动画 VRML) 共价键基础各种分子轨道形成过程轮廓图(动画)H2+ 分子轨道函数图(VRML)CH4、H2O、HF、O2分子轨道轮廓图(VRML)HMO理论直链、环共轭多烯HMO轨道能级和轮廓图,分子点群各分子点群代表分子(动画 VRML 结构数据)晶体宏观对称性各点群代表晶体外型(VRM
18、L)晶体微观对称性螺旋轴、滑移面 (动画、VRML)金属晶体A1A4晶胞、堆积、空隙等(动画、结构数据、VRML)离子晶体典型二元离子晶体(动画、结构数据、VRML)其它晶体(结构数据)南开晶体库根据南开大学化学系结构组实物模型制作(VRML),PD Dr. Stefan Immelhttp:/csi.chemie.tu-darmstadt.de/ak/immel/index.html Tutorials部分包含大量教学用的视频和图片,ReactionsHydrocarbonsChiralitySymmetryOrbitals,The Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC)http:/www.ccdc.cam.ac.uk/ Inorganic Crystal Structure Databasehttp:/icsd.ill.eu/icsd/ RCSB Protein Data Bankhttp:/www.rcsb.org/ The Worldwide Protein Data Bankhttp:/www.wwpdb.org/,
