應(yīng)用量子化學計算方法(量子化學的計算方法)

1.量子化學的計算方法

主要分為：①分子軌道法（簡稱MO法，見分子軌道理論）；②價鍵法（簡稱VB法，見價鍵理論）。以下只介紹分子軌道法，它是原子軌道對分子的推廣，即在物理模型中，假定分子中的每個電子在所有原子核和電子所產(chǎn)生的平均勢場中運動，即每個電子可由一個單電子函數(shù)（電子的坐標的函數(shù)）來表示它的運動狀態(tài)，并稱這個單電子函數(shù)為分子軌道，而整個分子的運動狀態(tài)則由分子所有的電子的分子軌道組成（乘積的線性組合），這就是分子軌道法名稱的由來。 開殼層體系是指體系中有未成對的電子（即有的殼層未充滿）。描述開殼層體系的波函數(shù)一般應(yīng)取斯萊特行列式的線性組合，這樣，計算方案就將很復雜。然而對于開殼層體系的對應(yīng)極大多重度（所謂多重度，指一個分子因總自旋角動量的不同而具有幾個能量相重的狀態(tài)）的狀態(tài)（即自旋角動量最大的狀態(tài)）來說，可以保持波函數(shù)的單斯萊特行列式形式（近似方法）。描述這類體系的最常用的方法是假設(shè)自旋向上的電子（自旋）和自旋向下的電子（β自旋）所處的分子軌道不同，即不限制自旋相反的同一對電子填入相同的分子軌道。這樣得到的HFR方程稱為非限制性的HFR方程，簡稱UHF方程。

原則上講，有了HFR方程（不論是RHF方程或是UHF方程），就可以計算任何多原子體系的電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)真正嚴格的計算稱之為從頭計算法。RHF方程的極限能量與非相對論薛定諤方程的嚴格解之差稱為相關(guān)能。對于某些目的，還需要考慮體系的相關(guān)能。UHF方程考慮了相關(guān)能的一小部分，更精密的作法則須取多斯萊特行列式的線性組合形式的波函數(shù)，由變分法求得這些斯萊特行列式的組合系數(shù)。這些由一個斯萊特行列式或數(shù)個斯萊特行列式按某種方式組合所描述的分子的電子結(jié)構(gòu)稱為組態(tài)，所以這種取多斯萊特行列式波函數(shù)的方法稱為組態(tài)相互作用法（簡稱CI）。