理论与计算化学2012年南大暑期学校.pdf

理论化学 －现状与未来 黎书华 南京大学化学化工学院 理论与计算化学研究所理论与计算化学研究所 2012年年7月月16 日日 现代理论化化学现代理论化化学 量量子子化化学学 理论化学 分子动力学 值 数 模 计 计 拟 拟 统统计计力力学学 算 计算化学 内容提要内容提要 I. 量子化学 II. 分子动力学 III. 统计热力学热力学 IVIV. 理论化学的发展趋势理论化学的发展趋势 II. 量子化学量子化学 量子化学量子化学((quantumquantum chemistry)chemistry) 是用量子力学来研究分是用量子力学来研究分 子的性质和分子间化学反应的学科。 Hψ Eψ 用途用途: 解释和计算分子的各种性质、相互作用、 相对稳定性相对稳定性、反应机理反应机理、分子在溶液及表面中的分子在溶液及表面中的 行为、热力学性质等。 量子化学发展简史 年 SchrödingerSchrödinger 等等 量子力学量子力学 HHψψ EEψψ 分子结构和性质可定量计算分子结构和性质可定量计算!! 1927 年 Heitler, London ，Valence Bond 方法，H ， 2 量子化学的诞生。 价键理论： 分子中相邻原子提供分子中相邻原子提供一((多多))对电子成键对电子成键. ψ C ⎡φ 1 φ 2 =+φ 1 φ 2 ⎤ ( ) ( ) ( ) ( ) H ••H VB ⎣ 1 2 2 1 ⎦ 1929年 Dirac 相对论量子力学 “The underlying physical laws necessary for the mathematical theorytheory ofof … thethe wholewhole ofof chemistrychemistry areare thusthus completelycompletely knownknown, and the difficulty is only that the exact application of these laws leads to equations much too complicated to be soluble.” 对含重元素体系，必须考虑相对论效应。 1929-1930年 Hund, Mulliken, Lennard-Jones 提出了分子轨道方法 ψ ψ 1 ψ 2 (( )) (( )) RHF 1 1