多本加

(青海省藏語佛學(xué)院，青海貴德811700)

現(xiàn)代化學(xué)是一門信息量巨大的學(xué)科。描述化合物的種類和數(shù)量所涉及的數(shù)據(jù)信息可以描述為一個巨大的數(shù)據(jù)海洋，如何利用數(shù)學(xué)方法從大量的數(shù)據(jù)信息中提取有用的信息，并發(fā)現(xiàn)化學(xué)規(guī)律，已成為基礎(chǔ)化學(xué)研究的熱點之一。我們考慮了許多物理化學(xué)性質(zhì)，如硬酸和軟酸、強堿和弱堿等的概念[1-3]，其外延是模糊的，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法建立了酸堿軟度的數(shù)學(xué)模型，并將其應(yīng)用于酸堿軟度的分類和預(yù)測，結(jié)果令人滿意。

1 建模原理

1.1 化合物的隸屬函數(shù)

設(shè)A1，A2, …,An是論域U中的n個模糊子集，U=R(實數(shù))，具有以下形式的隸屬函數(shù)：

鍵參數(shù)a、b分別為電負性（X）和離子電荷半徑比(Z2/R)[4-6]。

1.2 擇近原則

設(shè)模糊集合A1、…、An，B∈U；若存在1 ≦i≦n，使得

則認為B與Ai最貼近，即判定B與Ai為一類。

1.3 貼近度的計算

設(shè)A、B是U上的兩個模糊子集,記

符號“∨”和“∧”分別表示最大值和最小值，A○B(yǎng)為模糊子集A與B的內(nèi)積，A⊙B為模糊子集A與B的外積，A(u),B(u)為隸屬函數(shù)，定義：記(A,B)=1/2(A○B(yǎng)+(1-A⊙B)),若A1，A2模糊子集,分別具有參數(shù)(a1,b1),(a2,b2),則有：

如果2 個模糊子集的貼近度趨于1，則兩個模糊子集越接近[7]。

2 酸堿軟硬度的判別

取6 個類別的化合物作為模型,它們分別是A1(硬酸)、A2(交界酸)、A3(軟酸)、B1(硬堿)、B2(交界堿)、B3(軟堿)。其鍵參數(shù)a、b的取值見表1。

表1 各模型鍵參數(shù)取值

根據(jù)表1、2和3的數(shù)據(jù)，采用等式(5)計算每種化合物與3類已知化合物的貼近程度，然后根據(jù)擇近選擇度確定歸屬。下面的例子說明了酸堿硬度判別方法。已知化合物C=Rb+的a= 0.68,b= 0.8則根據(jù)方程式(5)，要識別的模型c 和已知的3 個模型的貼近程度計算為：

按擇近原則可判定, Rb+∈H(硬酸), Rb+為硬酸,這與已知的實驗結(jié)果是一致的。出于同樣的原因，可以計算剩余化合物與已知模型的貼近度。相關(guān)數(shù)據(jù)及判別結(jié)果見表2。

3 結(jié)果與討論

表2 常見離子的有關(guān)數(shù)據(jù)及判別結(jié)果

表3 堿的軟硬度的鍵參數(shù)標度值

我們選擇電荷半徑比和電負性差作為兩個基本參數(shù)來區(qū)分酸堿硬度，物理意義是明確的,酸和堿的硬度表示酸和堿所持電子的緊度[10]。因此，測量酸堿硬度的參數(shù)應(yīng)充分反映酸堿相互作用過程中的抓電子的能力，電負性可以作為尺度參數(shù)，因為它與粒子吸引外層電子和抵抗電子損失的能力有關(guān)。此外，極化直接反映了電子抓取的緊密性，Z2/R的值可以作為離子極化能力的度量。故本文選用標度參數(shù)之一，這恰與我們所得的結(jié)論一致，即化合物的鍵型不是絕對的概念。一個正常化學(xué)鍵是非極性共價部分和強極性離子部分的線性組合,正常鍵的類型取決于哪個鍵占優(yōu)勢[11]。因而,像離子性和共價，酸度和堿度、離子軟度和硬度也是一對模糊的概念。因此，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法研究其分類是可行的。在本文中所建立的類型判別模型,識別率在96%以上，達到了一般的模式識別方法的識別水平。