基礎量子化學與應用

第一章 量子力學基礎
一、基本假設
1.假設I——狀態(tài)函數(shù)和概率
2.假設Ⅱ——力學量與線性Hermite算符
3.假設Ⅲ——本征態(tài)和本征值
4.假設Ⅳ——平均值
5.假設V——態(tài)隨時間變化的Schrodinger方程
6.示例
二、算符
1.算符的相等
2.算符的加法和乘法
3.算符的對易
4.線性算符
5.算符的本征值與本征函數(shù)
6.Hermite算符
三、力學量同時具有確定值的條件
四、不確定性原理
五、Pauli原理
六、Hellmann-Feyman定理
七、維里定理
八、簡單體系的精確解
1.一維空間的自由粒子
2.一維方勢阱
3.一維諧振子
4.粒子在有心力場中的運動
5.雙原子分子的轉(zhuǎn)動
6.小結(jié)
九、Dirac符號
1.內(nèi)積
2.共軛線性算子
3.單位算子
4.矩陣元
5.態(tài)及矩陣元的時間變率
第二章 變分法與Hiickel分子軌道法
一、變分法
1.原理
2.氦原子基態(tài)
二、線性變分法
三、HMO的基本原理
1.假定
2.舉例
3.雜原子的引入
四、具有重復單元分子的HMO——差分方程法
1.多烯烴
2.環(huán)多烯烴
3.環(huán)烯烴的芳香性
五、體系的處理
1.LCB0近似
2.LCA0方法
第三章 定態(tài)微擾法與微擾分子軌道法
一、定態(tài)微擾理論
1.無簡并情況下的一級微擾
2.無簡并情況下的二級微擾
3.簡并情況下的微擾
4.類氦離子的基態(tài)
5.氫原子的Stark效應
二、PMO法
1.庫侖積分β的改變對分子軌道的影響
2.共振積分β的改變對分子軌道的影響
三、PMO關(guān)于芳香性的討論
四、廣義微擾理論
1.分子間的一級微擾
2.分子間的二級微擾
3.廣義微擾理論
第四章 化學鍵理論
一、化學鍵
二、共價鍵理論
1．共價鍵的兩種模型
2．價鍵理論
3．分子軌道和定域化σ鍵
4．共價的新定義與nxcπ格式
5．價鍵理論與分子軌道理論在全組態(tài)
意義下的統(tǒng)
三、配價鍵理論
1．晶體場理論
2．分子軌道理論
3．應用示例：對稱禁阻反應的解禁
四、金屬鍵理論
1．自由電子理論
2．價鍵理論
五、分子力學
1．分子力場
2．分子間作用力場
3．近期開發(fā)出的力場
第五章 前線軌道理論
一、前線軌道理論概述
1．原始的前線軌道理論
2．前線軌道的相互作用
3．應用示例
二、游離基反應的前線軌道理論
1．親核和親電游離基
2．氫和鹵原子的奪取
3．向雙鍵的加成反應
三、光化學反應的前線軌道理論
1．光化學反應的前線軌道相互作用
2．光化芳香取代反應
3．烯烴的二聚
4．胸腺嘧啶的光致二聚
四、微擾理論結(jié)果
1．估算反應性的前線軌道方程
2．離子反應
3．雙烯加成的定向選擇性
五、FMo的應用范圍
六、相互作用前線軌道
第六章 群論簡介
一、群論基礎
1．定義
2．乘法表
3．基在群元素作用下的變換
二，群表示理論與特征標
1．群的矩陣表示
2．不可約表示與可約表示
3．特征標
三、對稱匹配函數(shù)
1．波函數(shù)作為不可約表示的基
2．投影算符
3．對稱匹配函數(shù)的構(gòu)造
四、久期行列式的簡化
1．積分值的判斷
2．久期行列式的簡化
五、關(guān)于群的補充知識
1．群元素的類
2．子群
3．廣義正交定理
4．有關(guān)不可約表示的幾個規(guī)則
5．直積表示
六、晶體場中中心原子的能級分裂
1．原子軌道構(gòu)成三維旋轉(zhuǎn)群不可約表示基
2．晶體場中的能級分裂
七、分子振動
1．簡正坐標
2．分子振動可約表示特征標；（R）的計算及分析
3．對稱坐標的生成
4．利用簡并度判斷結(jié)構(gòu)對稱性
八、位置群與商群
l_位置群分析
2．商群分析
九、置換群
1．置換與置換群
2．輪換和對換
3．共軛類與分割
4．Young表
5．基函數(shù)
附錄化學上重要對稱群的特征標表
第七章 角動量
一、角動量一般理論
1．軌道角動量算符
2．軌道角動量的對易關(guān)系
二、原子的中心場近似
三、自旋角動量
1．實驗基礎
2．自旋算符和自旋波函數(shù)
3．自旋多重態(tài)
4．自旋算符與波函數(shù)的矩陣表示
四、角動量耦合
五、自旋一軌道相互作用
六、自由的復雜原子
1．組態(tài)及譜項
2．波函數(shù)
3．電子相互作用
七、配體場中的離子
1．弱場情況
2．強場情況
八、核自旋耦合與NMR
1．兩個自旋1/2等同核的體系
2．兩個自旋1/2非等同核的體系
九、核與電子自旋耦合及ESR
1．超精細分裂
2．有機π自由基的ESR
第八章 量子化學計算方法
一、原子軌道線性組合的分子軌道法
1．Hartree-Fock-Roothaan方程
2．從頭計算法
3．模型勢方法
4．經(jīng)驗與半經(jīng)驗方法
二、密度泛函理論
1．泛函與變分知識準備
2．Thomas-Fermi模型
3．Hohenberg-Kohn引理
4．：Hohenberg-Kohn定理
5．Kohn-Sham方案
6．廣義梯度近似
7．離散變分的密度泛函理論
8．應用示例
三、Xa方法
1．方法概要
2．應用示例
四、電子相關(guān)性
1．組態(tài)相互作用法
2．Mller-Plesset微擾法
3．密度函數(shù)方法
五、大分子體系的量子化學計算方法進展
1．定域分子軌道法
2．線性標度半經(jīng)驗量子化學方法
上機實習
1．標準幾何模型
2．計算題
第九章 含時微擾與光譜躍遷
一、含時微擾
二、Einstein吸收和發(fā)射系數(shù)
三、躍遷矩
四、氫原子的選擇定則
五、簡諧振子的選擇定則
六、多原子分子的電子光譜
1．Fran：k-Condon原理
2．多原子分子電子光譜概況
3．電荷轉(zhuǎn)移躍遷
七、躍遷概率的群論討論
1．原則表述
2．電子光譜
3．振動光譜
八、旋光性與圓二色性譜
第十章 量子統(tǒng)計力學概述
一、三種統(tǒng)計系綜
二、三種統(tǒng)計法
1．Bose-Einstein統(tǒng)計法
2．Fermi-Dirac統(tǒng)計法
3．Maxwell-Boltzmann統(tǒng)計法
4．理想氣體的：Boltzmann統(tǒng)計
三、應用示例
1．橡膠的高彈性
2．金屬中自由電子對熱容的貢獻
3．光的黑體輻射
4．固體熱容
5．超導電性與超流動性
第十一章 化學反應速率
一、過渡狀態(tài)理論
1．基本假定
2．Eyring公式
3．幾點討論和發(fā)展
二、勢能面
1．若干實例
2．幾個基本概念
3．溶劑效應
三、內(nèi)稟反應坐標
四、微觀反應機理的實驗結(jié)果
1．紅外化學發(fā)光法
2．激光誘導熒光法
3．交叉分子束
五、分子的碰撞截面
1．反應碰撞截面
2．勢能線膺相交與魚叉機理
3．反應截面與速率常數(shù)
六、反應散射的量子理論
1．散射矩陣
2．Lippmann-Schwinger方程
3．Born近似
4．重疊法
第十二章 固體量子化學
一、空間群
二、倒易晶格
1．晶格周期性
2．倒易晶格具有晶格同樣的點群
3．Brillouin區(qū)
三、Bloch函數(shù)
1．Bmrn-vonKarmann循環(huán)邊界條件
2．平移對稱性
3．Bloch函數(shù)
四、時間反演與Kramers簡并
五、能帶結(jié)構(gòu)與態(tài)密度
l_能帶結(jié)構(gòu)
2．態(tài)密度
六、固體量子化學計算方法
1．晶體軌道法
2．分子簇法
1．簡正坐標表示的經(jīng)典Htamilton
2．Hamilton算符的二次量子化表示
3．粒子數(shù)表象
八、電子一聲子相互作用與電阻
九、離子晶體的鐵磁性
十、低維固體及其電性質(zhì)
1．Peierls不穩(wěn)定性
2．孤子
十一、高溫超導體
1．AxC60
2．氧化物超導體
第十三章 量子化學與分子力學在分子
設計及分子工程學中的應用
一、藥物設計
1．間接藥物設計
2．直接藥物設計
3．成功例證
二、非線性光學材料
1．無機倍頻晶體
2．有機非線性光學材料
三、超硬材料的設計與合成
四、高能密度材料的理論探索
1．氮原子簇
2．（CH）8-nNn型化合物
3．環(huán)五甲撐五硝胺
4．多異氰基立方烷
五、緩蝕劑
1．緩蝕機理探討
2．新緩蝕劑的設計與合成
六、麝香香氣的分子結(jié)構(gòu)基礎
1．麝香香氣化合物的結(jié)構(gòu)類型
2．麝香香氣產(chǎn)生的分子作用模型
3．硝基麝香的作用模型
七、電致發(fā)光材料
附錄
1．基本常數(shù)及換算因子
2．Gaussian98程序使用簡介