第一章计算化学简介.ppt

计 算 化 学 Computational Chemistry 李娟 副教授 课程安排 10周---上课 A502 6周---上机 化学楼仿真实验室316 联系方式： Tel: E-mail: tchjli@jnu.edu.cn QQ： 地址： 化学楼302室 期 考 题 型 一. 填空题（共10分） 二. 选择题（共10分） 三. 判断题（共10分） 四. 应用题（共70分） 上机成绩40％ + 60％期考成绩 参考资料 1.基础量子化学与应用，刘靖疆，高等教育出版社，2004，7 2.林梦海编. 2004.《量子化学计算方法与应用》. 科学出版社 3. Davic Young. 2001.《Computational Chemistry》. John Wiley Sons. Inc 4. 吴兴惠等编.2002.《现代材料计算与设计教程》. 电子工业出版社 课程的主要内容 量子化学基础 计算方法简介 软件的使用 具体应用示例 第一章 计 算 化 学 简 介 第一章 什么是化学？ 第一章 戴德生：研究物质本质变化的学问 （《六合丛谈》） ⑴ 归纳法 ( F. Bacon, 1561-1626 ) 归纳法(Reduction)与演绎法(Deduction)的比较 运用数学的多少是一门科学成熟的程度的标志。 数学的应用：在刚体力学中是绝对的，在气体力学中是近似的，在液体力学中就已经比较困难了；在物理学中是试验性的和相对的；在化学中是最简单的一次方程式；在生物学中等于零。 无机、有机化学在19世纪率先建立 冶金、建材工业推动了无机 药物、染料、酿酒工业推动了有机 物理化学的建立使化学科学开始拥有了理论。高等数学首次派上了用场 — 虽然仅是一阶的常、偏微分方程而已（以后在经典统计热力学中用到了概率论） 经典物理化学的理论是唯象的，是有限的地球空间内宏观化学反应规律的经验总结 1930年代量子化学和量子统计力学分支的形成使化学科学开始与演绎法“沾上了边”。但在1980年代前进展十分缓慢 量子力学是演绎法最成功的实例 基本运动方程 — Schr?dinger方程 量子力学的建立和发展促进了： ? 现代化学键理论奠基（1930） 一个新的交叉领域?计算化学?已形成。它将帮助化学家在原子、分子水平上阐明化学问题的本质，在创造特殊性能的新材料、新物质方面发挥重大的作用 根据物理与化学的基本原理，建立一种以计算数据（由计算机执行）代替实验测量的研究方法，获取化学信息。 计算化学是化学与多个学科的交叉 计算化学在化学中的地位 计算化学的重要性 计算化学的重要性 计算化学的重要性 计算化学所需的硬件与软件 硬件平台 软件环境 操作系统 量化软件 Software requirement 操作系统 Windows Linux, Unix 量化软件 Gaussian98/03 Hyperchem Chemoffice ADF 分子力学（经典牛顿力学） 半经验分子轨道理论 从头算分子轨道理论 密度泛函理论 分子动力学理论 常用的量子化学计算方法 量子力学理论 Born-Oppenheimer近似 非相对论近似 单电子近似 Hartree-Fock 方 程 Roothaan 方 程 自洽场 从头算 SCF- ab initio 密度 泛函法 DFT 超 HF LCMTO-X? 耦合 电子对 CEPA 组 态 相互作用 CI 微扰处理 MP 多组态 自洽场 MCSCF 价电子从头算 EP(VP) 模拟从头算 SAMO 分子碎片法 MF 梯度近似 GGA 浮动球 高斯法 FSGO AM1 C-EHMO EHMO IT-EHMO MCNDO CNDO MINDO INDO MNDO NDDO PM3 MSW-X? DV-X? LCAO-X? 局域密度 近 似 LDA 从头算法 Ab Initio 半从头算法 Slater X? 半经验法 Semi-emperical 独立 电子对 IEPA 第一原理计算 常用的量子化学计算方法 量子力学理论 Born-Oppenheimer近似 非相对论近似 单电子近似 Hartree-Fock 方 程 Roothaan 方 程 自洽场 从头算 SCF- ab initio 密度 泛函法 DFT 超 HF LCMTO-X? 耦合 电子对 CEPA 组 态 相互作用 CI 微扰处理 MP 多组态 自洽场 MCSCF 价电子从头算 EP(VP) 模拟从头算 SAMO 分子碎片法 MF 梯度近似 GGA 浮动球 高斯法 FSGO AM1 C