化学计量学方法1
化学计量的基本原则和方法
化学计量的基本原则和方法化学计量学是化学领域中研究物质之间量的关系和化学反应中物质比例的科学。
化学计量的基本原则和方法是化学实验和理论研究的基础，掌握这些原则和方法对于学习化学具有重要意义。
1.摩尔概念：物质的量的基本单位是摩尔，简称mol。
1摩尔物质含有阿伏伽德罗常数（约为6.022×10^23）个粒子（原子、分子、离子等）。
2.原子量：原子量是元素原子质量的相对值，以碳-12原子质量的1/12作为标准。
原子量是确定化合物化学式的基础。
3.相对分子质量：相对分子质量是分子中各个原子相对原子质量的总和。
它用于表示分子的质量大小，也是确定化合物化学式的重要依据。
4.化学方程式：化学方程式是用化学符号和数字表示反应物和生成物之间的化学反应关系。
化学方程式遵循质量守恒定律，即反应物的总质量等于生成物的总质量。
5.化学计量数：化学计量数是化学方程式中反应物和生成物的系数，表示它们在反应中的物质的量比例。
化学计量数根据实验数据确定，是进行化学计算的基础。
6.物质的量浓度：物质的量浓度是表示溶液中溶质物质的量与溶液体积的比值，常用单位是mol/L。
物质的量浓度用于描述溶液的浓度大小。
7.质量分数：质量分数是溶液中溶质质量与溶液总质量的比值，无单位。
质量分数用于表示溶液的组成和浓度。
8.摩尔质量：摩尔质量是1摩尔物质的质量，单位是g/mol。
摩尔质量与相对分子质量在数值上相等，但单位不同。
9.化学计算：化学计算是根据化学方程式和化学计量数进行物质的量之间的换算。
化学计算方法包括交叉相乘法、比例计算法等。
10.物质的量浓度计算：物质的量浓度计算是根据溶液中溶质物质的量和溶液体积求算物质的量浓度。
计算方法包括直接法和间接法。
11.质量分数计算：质量分数计算是根据溶液中溶质质量和溶液总质量求算质量分数。
计算方法包括直接法和间接法。
12.化学方程式的配平：化学方程式的配平是根据化学方程式中反应物和生成物的化学计量数，通过调整系数使方程式两边原子数目相等。
化学计量学方法
化学计量学方法
化学计量学是指使用各种实验和测量手段来测量物质的数量或特
性的化学学科。
它涉及收集、计算和评价数据，以便对进行的实验和
试验及其结果做出准确的结论。
它也可以用来研究物质的化学形式或
性质，以便将化学反应的结果和结果正确归因。
化学计量学的方法可以大致分为两类：比值计量法和定量法。
在
比值计量法中，以比值的形式表达两个或以上物质之间的关系。
例如，用比值法得到的元素、分子和原子组成比例可以用于确定被测物质的
化合物组成。
在定量计量学中，根据实验结果，计算物质浓度、表面
形态等指标。
例如，测定气体浓度、溶液浓度、溶解度等，都可以用
定量计量学方法计算。
化学计量学的方法可以为研究者提供重要的数量化信息，可以帮
助研究者理解不同物质之间的关系、定量分析所做的实验，也能帮助
研究者更好的分析和预测化学反应的结果。
在药物设计和合成、能源
开发和利用等领域也有广泛的应用前景。
综上所述，化学计量学是一门重要的化学学科，其中包含了比值
计量法和定量计量学。
它可以提供重要的数量化信息，为研究者理解
和分析化学反应提供帮助。
同时，它在很多领域的应用前景很大。
化学计量学方法在食品分析中的应用
化学计量学方法在食品分析中的应用化学计量学方法是一种定量分析方法，通过计算化学反应中物质的相对化学量关系，可以定量分析样品中所含的化学组分。
在食品分析中，化学计量学方法广泛应用于测定食品中各种成分的含量、质量及品质控制等方面。
1.测定蛋白质含量测定食品中蛋白质含量是食品分析中的一项基本分析任务。
化学计量学方法通过测定蛋白质中的氨基酸含量或者其衍生物含量来计算蛋白质的含量。
其中最常用的是Kjeldahl 法和比色法。
Kjeldahl法通常用于测定食品和动物饲料中的蛋白质含量。
而比色法则用于测定婴儿食品、奶制品及早期食品中蛋白质含量。
2.测定脂肪含量测定食品中脂肪含量是食品分析中的另一项基本分析任务。
化学计量学方法通过测定食品中的脂肪酸含量来计算食品中的脂肪含量。
其中一种常用的方法是盐酸-催化剂法。
同时，气相色谱法和高效液相色谱法也被广泛应用于脂质分析中。
矿物质对人类的生命活动至关重要，因此测定食品中的矿物质含量也是食品分析中的重要内容。
常用的方法包括原子吸收光谱法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等。
4.测定维生素含量维生素是人体的必需营养素，因此维生素的含量也是食品分析中重要的内容之一。
常用的测定方法包括高效液相色谱法、电解质发生法和生物学方法等。
5.测定添加剂含量食品中的添加剂为调味和改善食品品质等目的而添加的。
无论是为了保护青少年健康，还是为了满足消费者对食品安全的需求，对添加剂的测定都至关重要。
多种化学计量学方法，如高效液相色谱法和气相色谱法等被用来测定食品中的添加剂含量。
总之，化学计量学方法为食品分析提供了一种非常有效的手段。
其中，常用分析方法如Kjeldahl法，盐酸-催化剂法，原子吸收光谱法，高效液相色谱法，气相色谱法等，这些方法基于严格的科学原理，能够高精度地测定食品中各种成分的含量，为食品品质控制和监测提供了有效的手段。
化学计量学分析方法的原理和实施步骤
化学计量学分析方法的原理和实施步骤化学计量学是一门研究化学物质在反应中的量比关系的学科，其中分析化学是其中的一个重要分支。
化学计量学分析方法以其高精确性和准确性在实践中得到了广泛的应用。
本文将详细介绍化学计量学分析方法的原理和实施步骤。
一、原理化学计量学分析方法的原理基于化学反应中物质的量比关系。
根据平衡化学方程式，可以得到物质A和物质B的量比为a：b，其中a和b为整数。
利用这一量比关系，我们可以根据已知反应物的量计算待测物质的量，或者通过测量反应生成物的量来确定原始反应物的量。
这种基于量比关系的原理成为化学计量学分析方法的核心。
二、实施步骤1. 准备样品首先，需要准备样品以进行分析。
样品的选择应根据具体的分析要求来确定。
样品可以是固体、液体或气体。
对于固体样品，需要将其转化为可溶的形式，以便进行进一步的处理和分析。
对于液体样品，可以根据需要进行稀释或浓缩。
对于气体样品，通常需要将其转化为溶液或与其他物质反应以生成可分析的产物。
2. 反应条件设定在化学计量学分析方法中，反应条件的设定非常关键。
反应条件应使反应完全进行，并确保反应过程的选择性和敏感性。
因此，在反应条件的选择时，需要考虑反应物的性质、反应速率、反应产物的稳定性等因素。
化学计量学分析方法通常利用已知反应物的量和待测物质的反应生成物的量之间的量比关系来确定待测物质的量。
3. 进行反应在设定好反应条件后，需要将样品与相应的试剂混合进行反应。
反应过程中，需要控制反应时间、温度和pH等参数，以确保反应过程的充分进行和产物的准确测量。
4. 产物分析反应完成后，需要对产物进行测量和分析。
产物的测量可以通过各种化学分析方法来实现，如光谱分析、色谱分析、电化学分析等。
具体的测量方法取决于待测物质的性质和分析要求。
通过测量产物的量，可以利用已知的量比关系计算待测物质的量。
5. 数据处理和结果分析在完成产物的测量后，需要对数据进行处理和分析，以得出最终的结果。
化学计量学的基本方法与应用
化学计量学的基本方法与应用化学计量学是研究物质之间的化学反应及其相关的数量关系的一门学科。
其中，许多基本概念、原理和方法对于化学的理解与应用具有重要的意义。
本文将介绍化学计量学的基本方法与应用。
1. 熟知的摩尔质量在化学计量学中，摩尔质量是一个非常重要的概念，它表示物质的分子量或原子量。
通常，我们用分子量或原子量除以一个常数——阿伏伽德罗常数NA（6.022×1023）后得到摩尔质量。
例如，氧气（O2）的分子量为32，那么它的摩尔质量为32/NA = 0.0539g/mol。
当我们知道某个化合物的化学式时，就可以根据元素的原子量计算出该化合物的相对分子质量或相对原子质量，从而得到该化合物的摩尔质量。
例如，硝酸铜（Cu(NO3)2）的相对分子质量为63.5+2×14+6×16=187.5，因此它的摩尔质量为187.5/NA=0.0311g/mol。
2. 反应计量与化学平衡反应计量是指在反应物质中，化学方程式中各物质的量与实验条件下反应物的量之间的关系。
这个概念在化学反应中非常重要，因为不同反应物之间的化学反应需要一定的量比才能发生。
例如，如果我们将氢气（H2）和氧气（O2）混合后点火，它们会发生爆炸性反应。
但氢气和氧气之间的化学反应只有在一定的量比下才能进行。
化学方程式如下：2H2 + O2 → 2H2O从化学方程式中可以看出，2个氢气分子需要1个氧气分子才能形成2个水分子。
因此，如果我们将5个氢气分子和3个氧气分子混合后点火，只有2个水分子会形成，多余的氢气和氧气则无法参与反应。
此外，化学平衡也是化学计量学的一个重要内容。
化学平衡是指在一定条件下，反应物与产物之间的浓度或压力保持不变的状态。
在化学反应中，反应可以向前进行，也可以向后进行，当反应物与产物的浓度或压力达到一定的平衡时，反应就停止了。
在这个平衡状态下，反应物和产物的浓度或压力并不一定相等，而是达到了一定的比例。
化学计量学的研究方法
化学计量学的研究方法化学计量学是化学中的一个重要分支，主要研究物质的构成、化学反应和反应机理，以及化学反应中物质的比例关系。
化学计量学的研究方法包括分析方法、计算方法和实验方法等，本文将对其进行详细介绍。
一、分析方法分析方法是化学计量学最基础的研究方法之一，它是研究物质构成和组成的方法。
分析方法主要分为定性分析和定量分析。
定性分析是研究物质中某些特定元素的存在与否，以及它们的相对含量的方法。
这种方法主要是通过化学反应观察化学物质颜色、气味、溶液的渗透性等性质，以此鉴定化学物质的成分和含量。
定量分析是研究物质中各组分相对含量和摩尔比的方法。
这种方法可以利用化学反应、电化学反应和光学反应等方式进行测定。
定量分析方法非常重要，因为只有确定物质中各组分的比例，才能更好地进行后续的化学反应研究。
二、计算方法计算方法也是化学计量学的重要研究方法之一，主要是通过各种数学运算，计算物质的比例关系和化学反应中物质的摩尔比。
化学计量学中应用最广泛的计算方法包括摩尔质量、摩尔比、反应通量等。
摩尔质量是化学计量学中最基础的计算方法之一，它是物质摩尔质量和质量之间的比值。
在化学反应中，不同元素或化合物的摩尔质量是不同的，通过计算摩尔质量，可以确定不同元素或化合物在反应中的量比。
摩尔比是研究化学反应中物质量比的方法，它是通过化学反应方程式的化学计量关系确定各物质在反应中的比例。
通过摩尔比，可以进一步计算出反应中各物质的量和质量，并对反应进行深入的分析。
反应通量是计算化学反应速度的方法，它是指物质反应速率与物质量或摩尔量之间的比值。
反应通量的计算方法主要包括反应速率公式和反应速率与反应物浓度的关系等。
三、实验方法实验方法是化学计量学中最直接的研究方法之一，通过在实验室中进行化学反应和物质性质的测定，进一步研究物质的组成和结构。
化学计量学中常用的实验方法包括定量分析法、色谱法、光谱法等。
定量分析法是研究化学物质的定量成分的方法，主要是采用化学分析方法，如滴定法、比色法、显色法等，对化学物质中某些特定元素的含量进行测定。
化学计量学方法在化学分析中的应用
化学计量学方法在化学分析中的应用化学计量学是一种基础性的化学理论，主要研究化学反应中化学计量关系的应用以及反应热、化学平衡、溶解度等问题。
在化学分析领域，化学计量学方法被广泛应用于样品的分析和定量，如重量分析、体积分析、比色法等。
本文将介绍化学计量学方法在化学分析中的应用。
1. 重量分析重量分析是一种将待测物质与标准物质按一定摩尔比混合后，根据反应前后物质的质量变化，计算待测物质量百分含量的方法。
以酸碱滴定为例，酸碱反应中，酸和碱的物质量在等于等量时，反应到临界点时PH值也就到了7。
当酸和碱的物质量相同时，称之为中和滴定，此时物质量的比例为1:1。
例如，当我们需要测定一种药物中生物碱含量的时候，可以将这种药物中所含的生物碱和标准生物碱按照摩尔比混合，然后用酸滴定的方法测定反应前后溶液中酸的消耗量，进而计算出生物碱在药物中的含量百分比。
2. 体积分析体积分析是一种根据反应方程式计算待测物质体积百分含量和浓度的方法。
例如，当我们需要测定一种脂肪酸在样品中的含量时，可以将样品经酸水解成单体脂肪酸，然后用碱溶液滴定检测酸的消耗量，再根据反应方程计算出脂肪酸含量的百分比。
3. 比色法比色法是一种以物质在某一波长光下吸收能力与其浓度成正比关系为基础的分析方法。
例如，我们可以用比色法来测定水中铁离子的浓度。
首先用螯合剂称量所掺杂的铁盐产生螯合物，螯合剂能引起浅紫色，利用紫外光比色分析仪测量吸光度，再根据比色曲线计算出铁离子的浓度。
4. 晶体学晶体学是一种利用光的散射和衍射现象解析物体内部的结构和性质的科学。
例如，当我们需要测定一种复杂有机分子结构时，可以利用科学家发明的X射线晶体衍射技术来解析其分子结构。
以上四种方法只是化学计量学在化学分析中广泛应用的几个例子。
求数量关系，研究化学反应的平衡，发现新物质的本质等问题，都离不开化学计量学。
因此，学习化学计量学方法，对于化学家和生物科学工作者来说至关重要。
第七章-化学计量学方法PPT课件
(2) 分析化学的任务已从单纯的数据提供上升到解
. 决实际问题。
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分析仪器的发展
自动化程度：手动、自动化、智能化
仪器结构：扫描型、干涉型、DAD检测型
提供的信息：点、线(1-D)、面(2-D) 多维多模数据
. 4
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复杂分析化学信号
▪ 复杂信号的特点： • 多组分信号重叠； • 非线性加和； • 各组分信号的强度存在较大差异； • 信号伴随着干扰，如噪声、基线漂移等。
. 2
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分析化学的发展
—高鸿，大学化学, 1999,14(4):4-7
第一阶段(20世纪初)—分析化学与物理化学结合的时代。 第二阶段(1940)—分析化学与物理学、电子学结合的时代。 第三阶段(1970)—分析科学时代。 (信息时代)
分析科学时代分析化学的特点
(1) 分析化学已经发展成一门以多学科为基础的综 合性科学；
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复杂信号举例(2)
——烟叶部分成分的GC-MS谱图
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复杂信号举例(3)
——烟草样品的近红外光谱
. 8
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复杂分析化学信号的解析方法
平滑、滤噪： ▪ 移动窗口平均 ▪ S-G平滑 ▪ 样条函数 ▪ 傅立叶变换
重叠信号解析： 基线扣除： 直接利用
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函数文件(Function File)
建立函数文件f2c.m 建立函数文件
function c=f2c(f) c=5*(f-32)/9 然后在MATLAB的命令窗口调用该函数文件。 然后在 的命令窗口调用该函数文件。 的命令窗口调用该函数文件 clear; y=input('Input Fahrenheit temperature：'); ： x=f2c(y) 输出情况为： 输出情况为： Input Fahrenheit temperature：70 ： c= 21.1111 x= 21.1111
三、主要专著和期刊
♦ 1976年，美国分析化学(Analytical Chemistry)杂志的"
分析化学中的统计学与数理方法"评述专栏的作者 Shoenfeld与Devoe(NBS)建议开辟"化学计量学"专题取而 代之。1980年，Kowalski教授应邀撰写了第一篇 "Chemometrics"专题综述，并开始由四年一度的专题评述 缩短为两年。至96年已发表Chemometrics专题评述9篇。 ♦ 1986年底，国际化学计量学学会创刊了"化学计量学与智 能实验室系统(Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems)"杂志，由Massart教授任主编， Elsevier出版社出版。该杂志于1991年创办了其增刊"实 验室信息管理系统(Laboratory Information Management Systems)。1987年上半年，国际化学计量学学会又创办了 刊物"化学计量学杂志"(Journal of Chemometrics)，由 Kowalski教授任主编，Wiley出版社出版
选择结构
♦ if语句 语句 – (1) 单分支 语句： 单分支if语句 语句：
if 条件 语句组 end
– (2) 双分支 语句： 双分支if语句 语句：
if 条件 语句组1 语句组 else 语句组2 语句组 end
– (3) 多分支 语句： 多分支if语句 语句： ♦ switch语句 语句
if 条件 条件1 语句组1 语句组 elseif 条件 条件2 语句组2 语句组 …… elseif 条件 条件m 语句组m 语句组 else 语句组n 语句组 end
二、化学计量学的兴起与发展概况
♦ 化学计量学迅速兴起的关键是计算机技术的迅猛发展与普
遍应用。它的影响遍及分析化学乃至整个化学各学科领域。 化学计量学是一门交叉边缘学科，数学，统计学，计算机 技术与化学科学本身是这门学科不可欠缺的组成部分。化 学计量学所研究的实际上是所有化学家都要而且必须要做 的事情:设计和选择最佳测量程序和实验方法，并且采用 有效的途径和正确的剖析手段，以便从化学体系中获得最 多的有用信息。而化学计量学家(Chemometrician)当前所 面临的一个重要工作和任务就是倡导并协助化学家们正确 地使用有效的数学，统计学方法以及计算机技术，从而解 决和完善化学研究中的理论与实践问题。
二、化学计量学的兴起与发展概况
♦ 作为一门新兴的交叉学科，随着研究工作深入而广泛的开
展，化学计量学的研究方法，内容与应用领域一直在不断 扩充和更新，其中包括以最佳方法设计和进行实验；获取 与选择量测数据；用统计学与数学方法分析与处理大量数 据，建造与优化各种模型；并借助化学数据库、知识库、 检索技术、人工智能与专家系统等技术，开发自动化、智 能化的仪器和方法，发现潜在化学规律，实现化学数据、 资料与信息共享。 ♦ 化学计量学一词近年来使用日趋频繁，在化学各个领域逐 渐受到重视并引起广泛兴趣。据了解它最早出现于瑞典 Umea大学的物理有机化学家Svante Wold于1972年提交的 一份基金申请报告中，后来才见诸于文献
程序控制结构
♦ 顺序结构 ♦ 选择结构 ♦ 循环结构
顺序结构
♦ 数据的输入
A=input(提示信息，选项)； 提示信息，选项 ； 提示信息 xm=input('What''s your name?','s'); ♦ 数据的输出 disp(输出项 输出项) 输出项
♦ 程序的暂停
pause(延迟秒数 延迟秒数) 延迟秒数
♦ 安装 安装MATLAB 6.5系统，需运行系统自带的 系统， 系统
安装程序setup.exe，可以按照安装提示依 ， 安装程序 次操作。 次操作。
集成环境
MATLAB主窗口、命令 主窗口、 主窗口 窗口(Command 窗口 Window)、工作空间窗 、 口(Workspace)、命令 、 历史窗口(Command 历史窗口 History)、当前目录窗 、 口(Current Directory) 和启动平台窗口 (Launch Pad)。 。
三、主要专著和期刊
♦ 国际上已出版了两本较为系统的化学计量学专
著:"Chemometrics"(Sharaf，Illman，Kowalski， 1986) "Chemometrics: A Text Book" (Massart et al，1988)，国内由湖南大学俞汝勤于1991年 编著"化学计量学导论"、中科院长春应化所许禄 1995年编著的"化学计量学研究方法"。另外，美 国化学会（ACS）出版了多本化学计量学文集，美 国国家标准局(NBS)曾召开化学计量学专题讨论会， 北大西洋公约组织(NATO)亦主办过化学计量学专 题讨论会，并出版了化学计量学系列丛书，目前 已有十多本有关专著。
计算机化学
将计算机作为工具来解决化学中的问题 computers & chemistry computers on chemistry computers in chemistry computer chemistry
计算化学
指分子力学和量子化学 computational chemistry
一、化学计量学的基本概念
命令文件(Script File)
例子：分别建立命令文件和函数文件， 例子：分别建立命令文件和函数文件，将华 氏温度f转换为摄氏温度 转换为摄氏温度c。 氏温度 转换为摄氏温度 。
clear; %清除工作空间中的变量 清除工作空间中的变量 f=input('Input Fahrenheit temperature：'); ： c=5*(f-32)/9 保存为f2c。然后在 的命令窗口中输入f2c， 保存为 。然后在MATLAB的命令窗口中输入 ，将会执行该命令文 的命令窗口中输入 执行情况为： 件，执行情况为： Input Fahrenheit temperature：73 ： c= 22.7778
switch语句 switch
switch 表达式 case 表达式 表达式1 语句组1 语句组 case 表达式2 表达式 语句组2 语句组 …… case 表达式 表达式m 语句组m 语句组 otherwise 语句组n 语句组 end
帮助窗口
♦ (1) 单击 单击MATLAB主窗口工具栏中的 主窗口工具栏中的
Help按钮。 按钮。 按钮 ♦ (2) 在命令窗口中输入 在命令窗口中输入helpwin、 、 helpdesk或doc。 或 。 ♦ (3) 选择 选择Help菜单中的“MATLAB 菜单中的“ 菜单中的 Help”选项。 选项。 选项
演示系统
♦ 在帮助窗口中选择演示系统 在帮助窗口中选择演示系统(Demos)选项卡， 选项卡， 选项卡
然后在其中选择相应的演示模块 ♦ 在命令窗口输入 在命令窗口输入Demos ♦ 选择主窗口 选择主窗口Help菜单中的 菜单中的Demos子菜单， 子菜单， 菜单中的 子菜单 打开演示系统。 打开演示系统。
Matlab简介 Matlab简介
• 目前国际上两本化学计量学专业杂志，”Journal of Chemometris”和 “Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems”多次对其进行了专门的介绍，使其 几乎成为进行化学计量学研究的特定计算机编程语言，很 多化学计量学的新算法在发表时，还都附上了Matlab语言 所编制的程序。 • 它所附带的一些工具箱（Tool Box）, 使之在诸如一般数 值计算、多元统计分析、化学计量学、数字信号处理、系 统识别、自动控制、振动理论、时序分析与建模、优化设 计、人工神经网络、动态仿真系统、小波分析、特殊函数 等领域，表现出一般计算机高级语言难以比拟的优势。特 别值得提出的是，Matlab语言还直接提供了强有力的绘图 指令，如绘制三维图，等高线图等，可使我们摆脱一些在 计算机编程方面的枝叶工作，而将主要精力集中到化学计 量学新算法的思路研究之上。
MATLAB程序设计
♦M文件 文件 ♦程序控制结构 ♦函数文件 ♦程序举例 ♦程序调试
M文件
♦ 用MATLAB语言编写的程序，称为 语言编写的程序， 语言编写的程序 称为M
文件。 文件可以根据调用方式的不 文件。M文件可以根据调用方式的不 同分为两类：命令文件(Script File)和 同分为两类：命令文件 和 函数文件(Function File)。 函数文件 。
化学计量学方法
章 文 军
化学计量学
将数学和计算机应用于化学的一门新兴的交叉学科. 将数学和计算机应用于化学的一门新兴的交叉学科 它是计算机化学的很重要的内容. 它是计算机化学的很重要的内容
Chemometrics:
Statistics Optimization Signal processing Resolution Calibration Parameter estimation Structure-activity/property relationships (QSAR/QSPR) Pattern recognition Library searching Artificial intelligence