a kvantumkémiai probléma megoldásának első lépése általában a Schr. Ezt nevezzük a molekula elektronikus szerkezetének meghatározásának. Elmondható, hogy egy molekula vagy kristály elektronikus szerkezete lényegében kémiai tulajdonságait jelenti. Pontos megoldás a Schr-re 6dinger-egyenlet csak a hidrogénatomra érhető el (bár a hidrogén molekuláris ion kötött állapotú energiáinak pontos megoldásait az általánosított Lambert w-függvény alapján azonosították). Mivel az összes többi atomi vagy molekuláris rendszer három vagy több “részecske” mozgását foglalja magában, a Schr-ek nem oldhatók meg pontosan, ezért közelítő megoldásokat kell keresni.
Valence bondszerkesztés
bár a kvantumkémia matematikai alapjait 1926-ban Schr Xhamdinger fektette le, általánosan elfogadott, hogy a kvantumkémia első igazi számítása Walter Heitler és Fritz London német fizikusé volt a hidrogén (H2) molekulán 1927-ben. Heitler és London módszerét John C. Slater amerikai elméleti fizikus és Linus Pauling amerikai elméleti kémikus kiterjesztette a valence-bond (VB) módszerre. Ebben a módszerben a figyelmet elsősorban az atomok közötti páros kölcsönhatásokra fordítják, ezért ez a módszer szorosan korrelál a klasszikus vegyészek kötésrajzaival. Arra összpontosít, hogy egy atom atompályái hogyan egyesülnek, hogy egyedi kémiai kötéseket hozzanak létre egy molekula kialakulásakor, beépítve az orbitális hibridizáció és a rezonancia két kulcsfogalmát.
Molecular orbitalEdit
egy alternatív megközelítést dolgozott ki 1929-ben Friedrich Hund és Robert S. Mulliken, amelyben az elektronokat matematikai függvények írják le, amelyek egy teljes molekulán delokalizálódnak. A Hund-Mulliken megközelítés vagy a molecular orbital (Mo) módszer kevésbé intuitív a vegyészek számára, de kiderült, hogy képes jobban megjósolni a spektroszkópiai tulajdonságokat, mint a VB módszer. Ez a megközelítés a Hartree–Fock módszer koncepcionális alapja, valamint a Hartree–Fock utáni további módszerek.
sűrűség funkcionális elmélet
a Thomas–Fermi modellt Thomas és Fermi egymástól függetlenül fejlesztette ki 1927-ben. Ez volt az első kísérlet a sokelektronos rendszerek leírására az elektronikus sűrűség alapján a hullámfüggvények helyett, bár nem volt nagyon sikeres a teljes molekulák kezelésében. Ez a módszer adta az alapját annak, amit ma sűrűség-funkcionális elméletnek (DFT) nevezünk. A mai DFT a Kohn–Sham módszert használja, ahol a sűrűség funkcionális négy kifejezésre oszlik: A Kohn–Sham kinetikus energia, külső potenciál, csere és korrelációs energiák. A DFT fejlesztésére fordított hangsúly nagy része az információcsere és a korreláció feltételeinek javítására irányul. Bár ez a módszer kevésbé fejlett, mint a Hartree–Fock utáni módszerek, lényegesen alacsonyabb számítási követelményei (méretezés általában nem rosszabb, mint n3 tekintetében n alapfüggvények, a tiszta funkcionálisok számára) lehetővé teszi nagyobb poliatomikus molekulák, sőt makromolekulák kezelését. Ez a számítási megfizethetőség és gyakran összehasonlítható pontosság az MP2 – vel és a CCSD (T)-vel (Hartree–Fock utáni módszerek) a számítási kémia egyik legnépszerűbb módszerévé tette.