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计算化学总结

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发表于 2018-8-5 10:58:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
1. 计算化学的定义
     计算化学是根据基本的物理化学理论(通常是量子化学)以大量的数值运算方式来探讨化学系统的性质
狭义:量子化学
广义:计算化学是一门涉及多种学科的边缘学科
2. 计算化学的类型
以计算机体系为主的计算化学
以计算数学为主要体系的计算化学和化工
以化学应用为主的计算化学
以介绍应用程序为主的计算化学
以介绍在化学分析仪器中使用电子计算机为主的计算化学
3. 计算化学的地位
促进化学界的研究方法和工业界的生产方式不断革新。
是绿色化学和绿色化工的基础,是联系化学化工为国民经济可持续性发展服务的桥梁。
中科院院士徐光宪先生在其报告中称“理论化学和计算化学的基础及应用研究”是21世纪化学的11个突破口之一。
4. 量子化学发展简史
   20年代末,HeitlerLondon使用量子力学处理H原子,H2分子,标志量子化学计算的开始
    量子化学,两个流派:价键理论(VB)、分子轨道理论(MO
    价键理论和分子轨道理论的根本区别在于,价键理论是电子两两配对形成定域的化学键,这里所说的定域,通俗讲就是电子被束缚在某个固定的位置振动,而不会在分子内部的任何地方运动。而分子轨道理论的本质是假设分子轨道是由原子轨道线性组合而成,允许电子离域在整个分子中运动,而不是在特定的键上。简单说,价键理论中的电子是固定在某个区域内运动,分子轨道理论中的电子是在分子内部的所有区域内运动。
Gaussian的核心思想:50年代的时候,使用类氢离子波函数为基函数,后来使用Slater函数(STO)为基函数,后来又采用Gauss函数拟合STO
    80年代,是量子化学计算飞速发展的时期。赝势是针对重原子体系而提出的。
90年代,以密度泛函理论为基础的DFT方法迅速发展起来。最大的特点:轨道波函数为基->密度函数为基。由此引申出的方法有广义梯度近似(GGA)、密度泛函与分子轨道的杂化方法(B3LYP)。我国的XIAMEN99采用的VB方法。
有三种方法:VB价键方法,MO分子轨道方法,DFT密度泛函方法。
从静到动;各种方法的相互渗透。从小分子到大体系
5. 计算化学的研究内容:
   狭义: 量子结构计算——量子化学和结构化学范畴;
              物理化学参数的计算——统计热力学范畴
             化学过程模拟和化工过程计算等
广义:     化学数据挖掘(Data mining)
                   化学结构与化学反应的计算机处理技术;
                计算机辅助分子设计;
                计算机辅助合成路线设计;
                计算机辅助化学过程综合与开发;
                化学中的人工智能方法等。


6.计算化学的课程目标:
    介绍当前计算化学领域常用的基本方法;
    学会使用各种计算化学软件包, 特别是Gaussian03, materials studioADF等。
掌握计算化学领域的基础理论和计算方法, 并且使用它们分析和解释一定的化学问题。
7.计算机在化学中的应用
     化学数据的挖掘(data mining);化学结构和化学反应的计算机处理技术
计算机辅助合成路线设计;计算机辅助过程综合与开发;计算机辅助分子设计和模拟
8.计算化学获诺奖
    到了60年代中期,物理学家Kohn的介入使问题的解决崭露新的生机。他认为,计算时没有必要考虑每个单电子的运动过程,而只需了解空间某一位置的平均电子数即可,这种简化方法即所谓的分布密度理论。这一理论成为后来大多数数学计算的先决条件。几乎同时,数学家Pople提出,将理论方法应用到化学中,必须首先明确在给定体系中方法的精度和准确度,更重要的是所建立的方法必须容易掌握。60年代计算机的大力发展给波普的工作创造了不可缺少的条件,在理论和计算工具充分具备的条件下,Pople设计了计算程序GAUSSIAN,从70年代到80年代,Pople不断地改进计算方法,同时建立了“模型化学”理论。90年代初期,Pople引入Kohn的分布密度理论,使得复杂分子的分析成为可能。

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发表于 2018-12-19 20:26:40 | 显示全部楼层
good,用处挺大的
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