prvním krokem při řešení kvantově chemické problém je obvykle řešení Schrödingerovy rovnice (nebo Diracova rovnice v relativistické kvantové chemii) s elektronickým molekulární Hamiltonián. Tomu se říká určení elektronické struktury molekuly. Lze říci, že elektronická struktura molekuly nebo krystalu znamená v podstatě její chemické vlastnosti. Přesné řešení Schrödingerovy rovnice lze získat pouze pro atom vodíku (i když přesné řešení pro vázaný stav energie vodík molekulární ion byly identifikovány z hlediska všeobecných Lambert W function). Protože všechny ostatní atomové nebo molekulární systémy zahrnují pohyby tří nebo více „částic“, jejich Schrödingerovy rovnice nelze přesně vyřešit, a proto je třeba hledat přibližná řešení.
Valence bondEdit
i když matematický základ kvantové chemie byly položeny Schrödingerova v roce 1926, to je obecně přijímáno, že prvním skutečným výpočty v kvantové chemii bylo, že němečtí fyzikové Walter Heitler a Fritz London na vodík (H2) molekula v roce 1927. Heitlerova a Londýnská metoda byla rozšířena americkým teoretickým fyzikem Johnem C. Slaterem a americkým teoretickým chemikem Linusem Paulingem, aby se stala metodou valence-bond (VB). V této metodě je pozornost věnována především párovým interakcím mezi atomy, a tato metoda proto úzce koreluje s kresbami vazeb klasických chemiků. Zaměřuje se na to, jak se atomové orbitaly atomu spojit, aby jednotlivé chemické vazby, když molekula je vytvořena, zahrnuje dva klíčové pojmy orbitální hybridizace a rezonance.
Molekulární orbitalEdit
alternativní přístup byl vyvinut v roce 1929 Friedrich Hund a Robert S. Mulliken, ve kterém jsou elektrony popsány matematickými funkcemi delokalizovanými na celé molekule. Přístup Hund-Mulliken nebo metoda molekulárního orbitalu (MO) je pro chemiky méně intuitivní, ale ukázalo se, že je schopen předpovídat spektroskopické vlastnosti lépe než metoda VB. Tento přístup je koncepčním základem Hartree-Fockovy metody a dalších post Hartree-Fockových metod.
Hustota funkční theoryEdit
Thomas–Fermiho model byl vyvinut nezávisle Thomas a Fermi v roce 1927. Byl to první pokus popsat mnoho-elektronové systémy na bázi elektronických hustoty místo vlnové funkce, ačkoli to nebylo velmi úspěšné v léčbě celé molekuly. Metoda poskytla základ pro to, co je nyní známé jako teorie hustoty (DFT). Moderní den DFT používá metodu Kohn-Sham, kde je funkce hustoty rozdělena do čtyř termínů; kinetická energie Kohn–Sham, vnější potenciál, výměnné a korelační energie. Velká část zaměření na vývoj DFT je na zlepšení podmínek výměny a korelace. I když tato metoda je méně rozvinuté než post Hartreeho–Fockovy metody, jeho výrazně nižší výpočetní náročnost (škálování typicky ne horší než n3 s ohledem na n základě funkce, pro čisté funkcionálů) umožňují řešit větší polyatomic molekul i makromolekul. Tato výpočetní dostupnost a často srovnatelná přesnost s MP2 a CCSD (t) (post-Hartree–Fock metody) učinila z něj jednu z nejpopulárnějších metod ve výpočetní chemii.