量子化学北师大计算putational chemistry introduction

计算化学理论和应用

－绪论

2005.2.25ComputationalChemistrylaboratoryBeijingNormaluniversityBeijingNormalUniversity计算化学简介BeijingNormalUniversity计算机的发展经典力学量子力学分子和物质结构问题分子力学分子动力学量子化学计算化学1687NewtonHeisenberg1926

SchrÖdingerBorn

1946WestheimerMayer1927HeitlerLondon统计力学Before1900Boltzmann1957AlderWainwrightBeijingNormalUniversity计算化学的发展趋势和方向静态－动态小分子体系－纳米尺度计算方法的改进和融合BeijingNormalUniversity计算化学能解决的问题BeijingNormalUniversity预测分子结构

给定一个化学式，通过理论计算定出它的最优结构BeijingNormalUniversityCartesiancoordinatesDescribingacollectionofdiscretemoleculesMolecularMechanicsThenumberofcoordinates:3NInternalcoordinatesRelationshipbetweentheatomsinasinglemoleculeQuantumMechanicsThenumberofcoordinates:3N-6分子结构的表示方法e.g.C2H4Cl2freedegree(X):3(2+4+2)=24reducedfreedegree(E-X):3(2+4+2)-6(5)(linear)BeijingNormalUniversity例：C2H4Cl2BeijingNormalUniversity分子中原子核运动的势能函数分子势能面

(PES)BeijingNormalUniversity势能面的方程分子的完全SchrÖdinger方程：Born-Oppenheimer近似后方程分解为核运动和电子运动两个方程：BeijingNormalUniversityBeijingNormalUniversity分子的化学性质BeijingNormalUniversity单分子性质分子光谱集团性质（容量性质）

自由能，焓，熵，热容不可测量性质键级BeijingNormalUniversity摘自Gaussian手册分子的能量和结构过渡态的能量和结构振动频率红外和拉曼光谱热化学性质成键和化学反应能量化学反应路径分子轨道原子电荷电多极矩NMR屏蔽和磁化系数振动圆二色性强度电子亲和能和电离势极化和超极化率静电势和电子密度单分子性质集团性质不可测量性质BeijingNormalUniversity目前可用的量子化学方法1，abinitio

分子轨道从头算方法（HF方法）2，DFT

密度泛函方法3，超自洽场方法微扰方法组态相互作用法

CC方法多参考态方法4，半经验分子轨道方法BeijingNormalUniversity目前可用的量子化学程序Gaussian(98,03)GAMESSMolproCrystalHyperchem…………BeijingNormalUniversity课程计划Gaussian程序使用入门及分子输入介绍分子几何结构优化方法介绍分子轨道理论基础，半经验方法和基组问题密度泛函理论基础与应用超自洽场理论方法介绍分子力学简介BeijingNormalUniversity参考书目

ftp://2005:2005@451,

ChristopherJ.Cramer,

EssentialsofComputationalChemistry2,DavidC.Young,

ComputationalChemistry3,A.Frisch,

ExploringChemistrywithElectronicStructureMethods4,M.Springborg,

MethodsofElectronic-