1. Rohdatenerfassung und Verarbeitung mittels Mikrorechner.. 13

(1)

Inhaltsverzeichnis

1. Rohdatenerfassung und Verarbeitung mittels Mikrorechner

. . 13

1.1. M i k r o r e c h n e r z u r Rohdatengewinnung 16

1.1.1. Geräte-Rechner-Kopplungen 16

1.1.2. Aufbau u n d Arbeitsweise d e s M i k r o r e c h n e r s 17 1.1.3. M i k r o r e c h n e r als A / D - W a n d l e r 19

1.2. Integration von Signalen 2 0

1.3. Differentiation v o n Signalen 2 3

1.3.1. N u m e r i s c h e Glättung 25

1.3.2. N u m e r i s c h e Differentiation 2 6

1.3.3. Bedienanleitung für d a s Programm DIFF für d e n KC 8 5 / 2 . . 2 6

1.4. Fouriertransformation 2 9

1.4.1. Analytische Lösung d e r Fouriertransformation 31 1.4.2. R e c h e n t e c h n i s c h e Realisierung 3 3

1.4.2.1. Reelle Fourieranalyse 3 3

1.4.2.2. Bedienanleitung für das P r o g r a m m FOURIER für d e n KC 8 5 / 2 3 5

1.5. R e g r e s s i o n s r e c h n u n g 3 8

1.5.1. Lineare Regression 3 8

1.5.2. Nichtlineare Regression 4 0

1.5.2.1. Das GAUSS-NEWTON-Verfahren 41

1.5.2.2. Das Gradientenverfahren 41

1.5.3. Bedienanleitung für d a s P r o g r a m m MULIRE für d e n KC 8 5 / 2 . 4 2

2. Darstellung chemischer Strukturen mittels Rechner

4 6

2.1. Abbildungen c h e m i s c h e r Strukturen 4 6

2.2. Eingabetechniken 4 6

7

(2)

2.3. Bedienanleitung u n d Eingabedialog für die P r o g r a m m e EINGABE, DESIGN, DESIGN-E u n d -W sowie VESPR, AUTO, DIST, CHI u n d

U M W A für d e n KC 8 5 / 2 50

2.4. Tastenfeldeingabe c h e m i s c h e r Strukturen 55

2.5. Bedienanleitung z u m P r o g r a m m VERKL zur Eingabe einfacher c h e m i

s c h e r Strukturen a m KC 8 5 / 2 57

3. Subgraphen in topologischen Abbildungen 61

3.1. Algorithmus z u r Bestimmung von W e g e n und Distanzspektren . . . 61 3.2. Bedienanleitung u n d Ausführungsbeispiele für die P r o g r a m m e DIST,

DIST-N und DIST-E a m KC 8 5 / 3 6 5

3.3. Kanonische Notationen 6 6

3.4. Simulation von Konstitutionsisomeren 6 9

3.5. Bedienanleitung u n d Ausführungsbeispiel z u m P r o g r a m m GENER für

d e n KC 8 5 / 3 71

3.6. Algorithmus zur Umformung v o n Knoten- in Kantengraphen . . . . 72 3.7. Bedienanleitung z u m P r o g r a m m U M W A für d e n KC 8 5 / 3 74

4. Notation und Namen

7 5

4.1. Bedienanleitung u n d Ausführungsbeispiel z u m Programm PSE für d e n

KC 8 5 / 2 7 6

4.2. Notation von a n o r g a n i s c h e n N a m e n 77 4.3. Bedienanleitung u n d Ausführungsbeispiele für das Programm NAMEN

a m KC 8 5 / 2 7 8

5. Simulation chemischer Eigenschaften

81

5.1. Formen a d ä q u a t e r Eigenschaftsabbildungen 81

5.2. Harte und w e i c h e Abbildungen 84

(3)

5.3. Simulationsbeispiele harter Abbildungen 86 5.3.1. Simulation v o n Quantenzahlen aus e i n e r Ordnungszahl . . 86 5.3.2. Bedienanleitung u n d Ausführungsbeispiele z u m Programm

PSE-2 für d e n KC 8 5 / 2 89

5.3.3. Simulation d e r konstitutionellen Äquivalenz 89

5.4. Pseudoharte Abbildung 94

5.4.1. Simulation d e r g e o m e t r i s c h e n Äquivalenz kleiner Moleküle

u n d ihrer Valenzwinkel 94

5.4.2. Bedienanleitung u n d Ausführungsbeispiele z u m Programm

VSEPR für d e n KC 8 5 / 2 96

5.5. W e i c h e Abbildungen 99

5.5.1. P r o g r a m m ORBITALE z u r Simulation von Elektronen-Aufent

haltswahrscheinlichkeiten 99

5.5.2. Bedienanleitung z u m Programm ORBITALE für d e n KC 8 5 / 2 99

5.5.3. Simulation v o n Kovalenzradien 100

5.5.4. Bedienanleitung z u m Programm RADIEN für d e n KC 8 5 / 2 . . 100 5.5.5. Simulation quantitativer SAR und SER ü b e r Konnektivitäts

w e r t e 102

5.5.6. Bedienanleitung z u m Programm CHI für d e n KC 8 5 / 3 . . . 104 5.5.7. Inkremente z u r W ä r m e b e r e c h n u n g 105 5.5.8. Bedienanleitung u n d Ausführungsbeispiele z u m P r o g r a m m

WAERME-1 u n d WAERME-2 für d e n KC 8 5 / 3 108

5.6. Formale Abbildungen 108

5.6.1. Empirische Deskriptoren 108

5.6.2. Eingabedialog u n d Ausführungsbeispiele z u m P r o g r a m m

AUTO für d e n KC 8 5 / 3 113

6. Verfahren der Mustererkennung 118

6.1. Datenvorbehandlung 120

6.2. Klassifizierungsverfahren 123

6.3. Verfahren d e r Clusteranalyse 127

6.4. Bedienanleitung für d a s P r o g r a m m p a k e t HIERAG für d e n PC 1715 bzw.

KC 8 5 / 3 mit Ausführungsbeispiel 134

6.5. Bedienanleitung z u m Programm STATGES für d e n PC 1715 . . . . 137

(4)

7. Datenbanken und ihre Applikationen in der Chemie

139

7.1. Strukturcodierungen 140

7.2. Dateistrukturen u n d Dateiaufbau 147

7.3. Suchstrategien 154

7.4. Bedienanleitung z u m Programm DABA z u m Speichern u n d Wiederauf

finden v o n IR-Dateien mittels KC 8 5 / 3 u n d e x t e r n e m S p e i c h e r . . . 158

8. Spektrensimulationen

162

8.1. Simulation von Bruttoformeln aus d e n Massenzahlen niedrigaufgelöster

M a s s e n s p e k t r e n 162

8.2. Bedienanleitung z u m Programm BRUTTO für d e n K C 8 5 / 2

mit Ausführungsbeispiel 165

8.3. Bedienanleitung z u m Programm ISOTOP für d e n K C 8 5 / 3

8.4. Simulation von Signallagen für NMR-Spektren 168

8.5. Bedienanleitung z u m Programm NMR-2 für d e n KC 8 5 / 2 173 8.6. Bedienanleitung z u m Programm NMR-1 für d e n KC 8 5 / 2 174

9. Computeranimationen im Chemieunterricht

176 9.1. Einführung zu d e n P r o g r a m m e n KOEFF u n d KOEFF-16 176 9.2. Bedienanleitung für die P r o g r a m m e KOEFF u n d KOEFF-16 178 9.3." Animation d e s Kationentrennungsganges mittels Programm TRENN für

d e n KC 8 5 / 3 mit Ausführungsbeispiel 181

9.4. Prinzipdarstellung e i n e r A/D-Wandlung mittels Programm ANDIWA für

d e n KC 8 5 / 2 191

9.5. Animationen zur Destillation mittels KC 8 5 / 3 192

(5)

10. Bewegungsstudien an Molekülen und Kristallen

197 10.1. Dreidimensionale Moleküldarstellungen als Computergraphik . . . 197 10.2. Bedienanleitung mit Ausführungsbeispiel z u m P r o g r a m m DESIGN-W

für d e n KC 8 5 / 3 206

10.3. Bedienanleitung z u m Programm DESIGN-E für d e n K C 8 5 / 3

10.4. Bedienanleitung für d a s P r o g r a m m KRISTA-2 für d e n KC 8 5 / 3 . . . 209

11. Anhang

213

11.1. U m g a n g mit d e m KC 8 5 / 2 bzw. KC 8 5 / 3 213

11.2. Zeichenvorrat für KC-Rechner 217

11.3. Algorithmen u n d Programmstrukturen 219

11.3.1. Wahl v o n Algorithmen für algebraische R e c h n u n g e n . . . 219

11.3.2. Auswahl von Suchalgorithmen 220

11.3.3. Programmierung mit Programmodulen 225

11.4. Erläuterung von Fachausdrücken 230

Literaturverzeichnis 239

Sachwörterverzeichnis 247