Quantum Chemistry Notes

📘 Заметки по квантовой химии (издание 2026–2027 гг.)

«Заметки по квантовой химии» (издание 2026–2027 гг.) — это всеобъемлющий учебник, ориентированный на исследования и предназначенный для студентов, преподавателей и специалистов в области химии, физики, материаловедения и вычислительного моделирования. Книга обеспечивает глубокое понимание квантовой теории, теории молекулярных орбиталей, вычислительных методов, спектроскопии и современных приложений в химических исследованиях.

Она связывает фундаментальные квантовые принципы с практическими приложениями. Читатели освоят волно-частичный дуализм, уравнения Шрёдингера, операторный формализм, базисные наборы, теорию функционала плотности, пост-хартри-фоковские методы, молекулярные орбитали и вычислительные методы для прогнозирования механизмов реакций.

⚛️ Раздел 1: Исторический контекст и основы квантовой теории

• Классическая и современная физика: излучение черного тела, фотоэлектрический эффект, комптоновское рассеяние

• Модели Резерфорда, Бора и Зоммерфельда

• Волно-частичный дуализм и волны де Бройля

• Принцип неопределенности Гейзенберга

• Уравнение Шрёдингера: зависящие от времени и не зависящие от времени формы

• Физическая интерпретация: волновые функции и плотность вероятности

🔢 Раздел 2: Математические инструменты и формализм операторов

• Операторы, собственные функции и собственные значения

• Эрмитовы операторы, ортогональность, полнота

• Обозначения Дирака (бра-кет)

• Ожидаемые значения, коммутаторы, теорема вириала, теорема Эренфеста

📐 Раздел 3: Точно решаемые одноэлектронные системы

• Частица в ящике (1D, 2D, 3D)

• Вырождение и четность

• Решения для свободных частиц и узлы структуры

• Гармонический осциллятор: колебательная энергия, энергия нулевых колебаний

• Модель жесткого ротора и приложения вращательного движения

🔹 Раздел 4: Угловой момент и спин

• Орбитальный и собственный спин

• Квантование углового момента

• Лестничные операторы и сферические гармоники

• Связь угловых моментов

• Статистика частиц, обменная симметрия, детерминанты Слейтера для фермионов

🌀 Раздел 5: Базисные наборы и конфигурационное взаимодействие

• Атомные и молекулярные базисные наборы: STO, GTO и др.

• Минимальные, расщепленные валентные и поляризационные функции

• Линейная комбинация атомных орбиталей

• Конфигурационное взаимодействие: однократные, двукратные, полное CI

• Электронная корреляция и точность методов CI

⚡ Раздел 6: Теория функционала плотности и зависящие от времени уравнения

• Теоремы Хоэнберга-Кона

• Уравнения Кона-Шэма

• Функционалы обмена и корреляции: LDA, GGA, гибридные

• Зависимая от времени теория функционала плотности для возбужденных состояний

• Приложения в расчетах основного и возбужденного состояний

🧩 Раздел 7: Теория молекулярных орбиталей и теория валентных связей

• Молекулярные орбитали из LCAO

• Связывающие, антисвязывающие и несвязывающие орбитали

• Диаграммы МО для двуатомных молекул

• Концепция HOMO–LUMO

• Сравнение теорий валентных связей и МО

• Резонансные структуры в теории валентных связей

🔬 Раздел 8: Вычислительные инструменты и современные программные приложения

• Программное обеспечение для квантовой химии: Gaussian, ORCA, GAMESS

• Библиотеки базисных наборов и выбор функционалов

• Оптимизация геометрии и расчеты частот

• Инструменты визуализации: Avogadro, GaussView, Jmol

• Лучшие практики в вычислительной химии

📊 Раздел 9: Спектроскопия, фотохимия и приложения

• Взаимодействие излучения с веществом

• Основы УФ-видимой, ИК, рамановской, ЯМР и ЭПР спектроскопии

• Правила отбора и дипольные моменты переходов

• Электронные переходы и возбужденные состояния

• Фотофизические и фотохимические процессы

• Квантовые выходы и пути реакций

📏 Раздел 10: Новые темы в квантовой химии

• Квантовые вычисления в химии

• Машинное обучение и ИИ для прогнозирования молекул

• Динамика возбужденных состояний и неадиабатические переходы

• Квантовые точки и нанохимия

• Зеленая химия и каталитический дизайн

• DFT в реальном времени

✨Это приложение создано по мотивам работ авторов:

Дональда А. Маккуарри, Иры Н. Левин, Питера Аткинса, Клауса Рюденберга, Линуса Полинга, Марка Такермана и Чарльза Киттеля

📲 Скачайте конспекты по квантовой химии (издание 2026–2027 гг.), чтобы освоить квантовые принципы, вычислительное моделирование и молекулярную химию орбитали и современные спектроскопические методы. Идеально подходит для студентов, преподавателей и исследователей в области химии и материаловедения.