又称化学统计学，数学、统计学、计算机科学与化学结合而形成的化学分支学科。

简介

提出

研究对象

相关任务

化学计量方程(方程 独立反应数 反应进程变量)

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。

提出

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。

相关任务

其任务是研究有关化学测量的理论与方法学，应用数学、统计学与信息理论、计算机科学的方法和手段，科学地设计化学实验，选择最优的测量方法，最有效地获取体系有用的特征数据，并通过解析测量数据最大限度地从中提取有关物质的定性、定量、形态、结构等信息。它是一门正在发展的新兴学科，其主要研究内容包括统计学与统计方法、校正理论、模型估计和参数估计、实验设计和优化方法、分析信号处理、化学模式识别、定量构效关系、人工智能和专家系统、软件和库检索等。

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(la)

式中vi为反应组分Ai的化学计量系数；Ai为反应物时，vi<0;Ai为反应产物时,vi>0;Ai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：(2)

式中vij为第j个反应中反应组分Ai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A1，A2…，An是由p个元素E1，E2…,Ep所组成,反应组分Ai中含元素Ek的原子数,则按反应组分及组成元素可写出下列矩阵：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 1。④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： &yen; 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。

目录

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