第3章 分子设计与模拟
3.1 概述
3.1.1 量子力学与量子化学
3.1.1.2 量子化学
量子化学是应用量子力学的基本原理和方法研究化学问题的化学分支学科。它以量子力学为理论基础,以计算机为主要计算工具来研究物质的微观结构与宏观性能的关系,用以解释物质和化学反应所具有的特性的内在本质及其规律性。量子化学的研究范围包括:稳定和不稳定分子的结构、陛能及其结构与性能之间的���系;分子与分子之间的相互作用;分了与分子之间的相瓦碰撞和反应等问题。l927年,Heitler和London开创性地把量子力学基本原理用于处理氧分子结构问题,定量地阐释了两个中性原子形成化学键的原因,成功地开始了量子力学和化学的结合。标志着一门新兴的化学分支学科--量子化学的诞生。量子化学的创立,既是现代物理学实验方法和理论(量子力学原理)不断渗入化学领域的结果,也是经典化学向现代化学发展的历史必然。
量子化学的发展历史可分两个阶段:**个阶段是l927年到20世纪50年代末,这是量子化学的创建时期。其主要标志是三种化学键理论(价键理论、分子轨道理论和配位理论)的建立和发展及分子间相互作用的量子比学研究。价键理论足由Pauling在Heltler和London的氢分子结构工作的基础上发展而成的,其图像与经典原子价理论接近,被化学家所普遍接受。分子轨道理论是在1928年由Mulliken等首先提出的,Htiekel于1931年提出了简单分子轨道理论,这些对早期处理共轭分子体系起着重要作用。分子轨道理论计算较简便,又得到光电子能谱实验的支持,这使它在化学键理论中占主导地位。配位场理论由Bethe等于l929年提出,*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。三种化学键理论虽然建立得较早,但至今仍在不断发展、丰富和提高之中,它与结构化学和合成化学的发展紧密相连、互相促进。
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