計算化學簡介ppt課件(參考版)
2025-01-20 19:02本頁面
【正文】 ” 計算化學方法的發(fā)展現(xiàn)狀 量子化學 分子動力學 分子力學 分子 尺度 原子個數(shù) 量子 動力學 10 從頭算方法 半經(jīng)驗方法 100 1,000 10,000 100,000 從頭算 分子動力學 經(jīng)驗勢 經(jīng)典動力學 ? 硬件平臺 ? 軟件環(huán)境 – 操作系統(tǒng) – 量化軟件 計算化學所需的硬件與軟件 Software requirement ? 操作系統(tǒng) – Windows – Linux, Unix ? 量化軟件 – Gaussian98/03 – Hyperchem – Chemoffice – ADF 。 ” “ 當接近 90年代快結(jié)束的時候 ， 我們看到化學理論和計算的研究有了很大的進展 ， 其結(jié)果 使整個化學正在經(jīng)歷著一場革命性的變化 。 Pople “...量子化學已經(jīng)發(fā)展成為廣大化學家所使用的工具 ，將化學帶入一個新時代 ， 在這個新時代里實驗和理論能夠共同協(xié)力探討分子體系的性質(zhì) 。 例如 ， 計算一個 100個電子的小分子竟然需要先算 1億個雙電子積分 。 計算化學方法的發(fā)展現(xiàn)狀 計算中最為費時的 ， 是所謂電子相互作用的庫侖作用矩陣元和交換作用矩陣元 。 最后才能求出分子的能量 、 偶極矩 、 電荷分布 、 鍵級等性質(zhì) 。 1960年代初 R. G. Parr 曾在與友人的信中說： “ 干嗎我們非得憋死在波函數(shù)里呢 ?！ ” 計算化學方法的發(fā)展現(xiàn)狀 首先要將薛定諤方程作玻恩 奧本海默近似 、 單電子近似 、HF平均場近似和原子軌道線性疊加等處理 ， 化成可以實現(xiàn)具體運算的哈特里 ?？?羅湯 (C. C. J. Roothaan)方程 (HFR)；然后從這個方程出發(fā) ， 先算分子中每個電子的狀態(tài) ， 即分子軌道 。 1960年 L. Pauling： 也許我們可以相信理論物理學家 ， 物質(zhì)的所有性質(zhì)都應當用薛定諤方程來算 。 計算化學方法的發(fā)展現(xiàn)狀 ? 1952年 H. Schull等三人用手搖計算機花兩年才完成一個N2分子的從頭算 。 它沖擊了我們的 “ 概念庫” ， 開辟了超越解析公式的思維范疇 ， 通過真實模擬， 提供形成新思維方法的機遇 。習慣上 ， 教科書依靠解析公式 ， 對真實體系進行簡化， 進行理想化的零級近似 ， 如理想氣體 、 理想溶液及穩(wěn)態(tài)假定 。 化學家最終可以處理真實和高度復雜的體系 。 相對于傳統(tǒng)的實驗化學技術 ， 計算化學方法不應看作是一個競爭對手 ， 兩種方法是相互補充的 ， 一種方法提供另一種方法不能提供的數(shù)據(jù) 。 分子力學 （ 經(jīng)典牛頓力學 ） 半經(jīng)驗分子軌道理論 從頭算分子軌道理論 密度泛函理論 分子動力學理論 常用的量子化學計算方法 量子力學理論 BornOppenheimer近似 非相對論近似 單電子近似 HartreeFock 方 程 Roothaan 方 程 自洽場 從頭算 SCF ab initio 密度 泛函法 DFT
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