量子化学
quantum chemistry
应用量子力学的基本原理和方法研究化学问题的物理化学分支学 科。1927年W.H.海特勒和F.W.伦敦用量子力学基本原理讨论氢分子结构问题,说明了两个氢原子能够结合成一个稳定的氢分子的原因,并且利用相当近 似的计算方法,算出其结合能约为实验值的2/3。由此,使人们认识到可以用量子力学原理讨论分子结构问题,从而逐渐形成了量子化学这一分支学科。建立和发 展三种化学键理论以及分子间相互作用(包括分子间作用力和氢键)的有关理论。在三种化学键理论中,价键理论由L.C.鲍林在海特勒和伦敦的氢分子结构工作 的基础上发展而成,其图像与经典原子价理论接近,已为化学家所接受。分子轨道理论是原子轨道理论对分子的自然推广,是一种以单电子近似为基础的化学键理 论,由于分子轨道理论计算较简便,又得到光电子能谱实验的支持,因而该理论在化学键理论中占主要地位。配位场理论是说明和解释配位化合物的结构和性能的化 学键理论。在化学键理论基础上建立和发展量子化学计算方法,其中有严格计算的从头算方法、半经验计算的全略微分重叠和间略微分重叠等方法以及价键法等,计 算量子化学的发展加速了量子化学向其他学科的渗透。
量子化学的研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能及其结构与性能之间的关系;分子与 分子之间的相互作用;分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。量子化学可分基础研究和应用研究两大类。基础研究主要是寻求量子化学中的自身规律,建立 量子化学的多体方法和计算方法等,多体方法包括化学键理论、密度矩阵理论和传播子理论,以及多级微扰理论、群论和图论在量子化学中的应用等。应用研究是利 用量子化学方法处理化学问题,用量子化学的结果解释化学现象。
量子化学的研究结果在其他化学分支学科的直接应用,导致了量子化学对这些学科 的渗透,并建立了一些边缘学科,主要有量子有机化学、量子无机化学、量子生物和药物化学、表面吸附和催化中的量子理论、分子间相互作用的量子化学和分子反 应动力学的量子理论等。三种化学键理论与结构化学和合成化学的发展紧密相联、互相促进。其他化学分支学科也已使用量子化学的概念、方法和结论。例如分子轨 道的概念已得到普遍应用。绝对反应速率理论和分子轨道对称守恒原理,都是量子化学应用的成功结果。
另外一份关于量子化学的基本介绍
量子化学是理论化学的一个分支学科,是应用量子力学的基本原理和方法,研究化学问题的一门基础科学。
1927年海特勒和伦敦用量子力学基本原理讨论氢分子结构问题,说明了两个氢原子能够结合成一个稳定的氢分子的原因,并且利用相当近似的计算方法,算出其结合能。由此,使人们认识到可以用量子力学原理讨论分子结构问题,从而逐渐形成了量子化学这一分支学科。
量子化学的发展历史可分两个阶段:第一个阶段是1927年到20世纪50年代末,为创建时期。其主要标志是三种化学键理论的建立和发展,分子间相互作用的 量子化学研究。在三种化学键理论中,价键理论是由鲍林在海特勒和伦敦的氢分子结构工作的基础上发展而成,其图象与经典原子价理论接近,为化学家所普遍接 受。
分子轨道理论是在1928年由马利肯等首先提出,1931年休克尔提出的简单分子轨道理论,对早期处理共轭分子体系起重要作用。分子轨道理论计算较简便,又得到光电子能谱实验的支持,使它在化学键理论中占主导地位。
配位场理论由贝特等在1929年提出,最先用于讨论过渡金属离子在晶体场中的能级分裂,后来又与分子轨道理论结合,发展成为现代的配位场理论。
第二个阶段是20世纪60年代以后。主要标志是量子化学计算方法的研究,其中严格计算的从头算方法、半经验计算的全略微分重叠和间略微分重叠等方法的出现,扩大了量子化学的应用范围,提高了计算精度。
1928~1930年,许莱拉斯计算氦原子,1933年詹姆斯和库利奇计算氢分子,得到了接近实验值的结果。70年代又对它们进行更精确的计算,得到了与 实验值几乎完全相同的结果。计算量子化学的发展,使定量的计算扩大到原子数较多的分子,并加速了量子化学向其他学科的渗透。
量子化学的研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能,及其结构与性能之间的关系;分子与分子之间的相互作用;分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。
量子化学可分基础研究和应用研究两大类,基础研究主要是寻求量子化学中的自身规律,建立量子化学的多体方法和计算方法等,多体方法包括化学键理论、密度矩 阵理论和传播子理论,以及多级微扰理论、群论和图论在量子化学中的应用等。应用研究是利用量子化学方法处理化学问题,用量子化学的结果解释化学现象。
量子化学的研究结果在其他化学分支学科的直接应用,导致了量子化学对这些学科的渗透,并建立了一些边缘学科,主要有量子有机化学、量子无机化学、量子生物和药物化学、表面吸附和催化中的量子理论、分子间相互作用的量子化学理论和分子反应动力学的量子理论等。
三种化学键理论建立较早,至今仍在不断发展、丰富和提高,它与结构化学和合成化学的发展紧密相联、互相促进。合成化学的研究提供了新型化合物的类型,丰富 了化学键理论的内容;同时,化学键理论也指导和预言一些可能的新化合物的合成;结构化学的测定则是理论和实验联系的桥梁。
其它化学许多分支学科也已使用量子化学的概念、方法和结论。例如分子轨道的概念已得到普遍应用。绝对反应速率理论和分子轨道对称守恒原理,都是量子化学应用到化学反应动力学所取得的成就。
今后,量子化学在其他化学分支学科的研究方面将发挥更大的作用,如催化与表面化学、原子簇化学、分子动态学、生物与药物大分子化学等方面。
网络资源量子化学网
参考书
- 量子化学简明教程/林梦海编著,化学工业出版社,7-5025-6562-0,O641.12/L623
- 量子化学计算方法与应用/林梦海编著,科学出版社,7-03-012616-5,O64/L623
- 量子化学/()Ira N.Levine著,世界图书出版公司,7-5062-7244-X,O641.12/L120
- 固体量子化学:材料化学的理论基础/赵成大编著,高等教育出版社,7-04-011967-6,O64/Z431(2)
- 走向严密科学:量子与理论化学/陈敏伯著,上海科技教育出版社,7-5428-2767-7,O64-49/C461
- 量子化学理论基础/陈念陔等编著,哈尔滨工业大学出版社,7-5603-1702-2,O641.12/C462
- 量子化学和量子物理题解 [中译文]/(美)约翰逊,(美)皮迪生著;肖鹤鸣译,人民教育出版社,,O641.12-44/Y95
- 量子化学习题解 [专著]:习题取I.N.Leviene量子化学第二版(1975)的中译本/宁世光 等编,[不详],,O641.12/N44
- 量子化学入门 [专著]/蒋寅宾编,浙江科学技术出版社,,O641.12/J53
- 量子有机化学 [专著]/朱永 等编著,上海科学技术出版社,,O621.13/1
- 量子化学中的Xa方法及其应用 [专著]/李俊清著,安徽科学技术出版社,,O641.12/11
- 应用量子化学 [专著]/唐敖庆,李前树著,知识出版社,7-5015-5240-1,O641.12/10
- 量子化学 [专著]:基本原理和从头计算法题解/黎乐民等著,科学出版社,,O641.12/9
- 图解量子化学 [中译文]/(日)福井谦一著;廖代伟译;张乾二,廖代正校,化学工业出版社,,O641.12/6
- 化学键的量子理论 [专著]/(法)多代尔(Daudel,R.)著;胡永寿译,科学出版社,,O641.12/5
- 量子化学从头计算方法 [专著]/廖沐真等著,清华大学出版社,,O641.12/4
- 量子化学 [专著]/唐敖庆等编,科学出版社,,O641.12/3
- 量子化学 [专著]:基本原理和从头计算法 下册/徐光宪著,科学出版社,,O641.12/2:3
- 量子化学 [专著]:基本理论和从头计算法 中册/徐光宪等编,科学出版社,,O641.12/2:2
- 量子化学 [专著]:基本原理和从头计算法 上册/徐光宪,黎乐民著,科学出版社,,O641.12/2:1
- 量子化学引论 [专著]/曹阳编,人民教育出版社,,O641/3
- 量子有机化学导论 [专著]/赖成明编著,高等教育出版社,,O621.13/3
量子化学大师鲍林
http://www.zz7zz8.com/articles/tiexueBBS3/Articles~ID~148731.htm
中国量子化学之父——唐敖庆
http://hx123.web174.hezuwang.net/html/2006-09/1701.html
更多内容见:
http://chin.csdl.ac.cn/SPT--BrowseResources.php?ParentId=10288&StartingResourceIndex=15
https://blog.sciencenet.cn/blog-3913-9235.html
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