目前有没有基于量化计算方法预测化学反应的情况?

王-_-子

有啊,全称是分子反应动力学(molecular reaction dynamics)。

分子反应动力学就是量子化学的一个分支,用来计算化学反应过程,预言反应结果,以及研究如何用外场来调控化学反应进程等。当然在应用量子力学之前,也有用经典物理学研究化学反应的工作,不过自从引入化学的量子力学本质之后,不仅仅是分子结构,一切化学反应过程都可以用量子力学从头计算,包括不同反应物(原子或分子)不同量子态之间的“态-态反应”,各种电子轨道,振动能级,转动能级之间的能量转换等。可以说量子化学这门学科包含两个主要组成部分,一个是分子轨道理论,另一个就是分子反应动力学了。

既然以量子力学为基础,那么化学反应过程就属于量子力学中的“波函数散射”过程了,自然可以而且也应该用含时薛定谔方程来描述。可以和原子的情况做比较:原子能级利用量子力学计算出来,原子之间的散射用的就是“分波法”,或者“玻恩近似”,前者直接用薛定谔方程,后者以薛定谔方程为出发点做一些近似来简化计算过程。

那么对于量子化学的情况,分子能级可以用量子力学计算出来(分子轨道理论),分子之间的反应可以当成非弹性散射过程,可以用以薛定谔方程为出发点的

“玻恩-奥本海默近似”等等,而且哈密顿量一般来说比较复杂,对计算都是挑战,所以量子化学计算现在都靠专用软件搞定。这些专用软件应该都具有计算简单的分子反应动力学的能力。


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