det første trinnet i å løse et kvantekjemisk problem er vanligvis å løse Schrö-ligningen (Eller Dirac-ligningen i relativistisk kvantekjemi) med den elektroniske molekylære Hamiltonian. Dette kalles å bestemme molekylets elektroniske struktur. Det kan sies at den elektroniske strukturen til et molekyl eller krystall innebærer i hovedsak dets kjemiske egenskaper. En nøyaktig løsning for schrö-ligningen kan bare oppnås for hydrogenatomet (selv om nøyaktige løsninger for de bundne tilstandsenergiene til hydrogenmolekylære ion er identifisert i form av den generaliserte Lambert W-funksjonen). Siden alle andre atom-eller molekylære systemer involverer bevegelsene til tre eller flere «partikler», kan Ikke deres Schrö-ligninger løses nøyaktig og så omtrentlige løsninger må søkes.
Valens bondEdit
selv om det matematiske grunnlaget for kvantekjemi hadde blitt lagt Av Schrö i 1926, er det generelt akseptert at den første sanne beregningen i kvantekjemi var den av de tyske fysikerne Walter Heitler og Fritz London på hydrogen (H2) molekylet i 1927. Heitler og Londons metode ble utvidet av Den amerikanske teoretiske fysikeren John C. Slater og Den Amerikanske teoretiske kjemikeren Linus Pauling til å bli valence-bond (VB) – metoden. I denne metoden er oppmerksomheten primært viet parvise interaksjoner mellom atomer, og denne metoden korrelerer derfor tett med klassiske kjemikeres tegninger av bindinger. Det fokuserer på hvordan atomorbitaler i et atom kombineres for å gi individuelle kjemiske bindinger når et molekyl dannes, og inkorporerer de to nøkkelbegrepene orbital hybridisering og resonans.
Molekylorbitalrediger
En alternativ tilnærming ble utviklet i 1929 av Friedrich Hund Og Robert S. Mulliken, hvor elektroner er beskrevet av matematiske funksjoner delokalisert over et helt molekyl. Hund-Mulliken-tilnærmingen eller molekylorbitalmetoden (MO) er mindre intuitiv for kjemikere, men har vist seg å kunne forutsi spektroskopiske egenskaper bedre enn VB-metoden. Denne tilnærmingen er det konseptuelle grunnlaget For Hartree-Fock-metoden og videre post Hartree-Fock-metoder.
Tetthetsteorirediger
Thomas–Fermi-modellen ble utviklet uavhengig av Thomas og Fermi i 1927. Dette var det første forsøket på å beskrive mange elektronsystemer på grunnlag av elektronisk tetthet i stedet for bølgefunksjoner, selv om det ikke var særlig vellykket i behandlingen av hele molekyler. Metoden ga grunnlaget for det som nå er kjent som density functional theory (DFT). MODERNE DFT bruker Kohn-Sham-metoden, hvor densitetsfunksjonaliteten er delt inn i fire termer; Kohn–Sham kinetisk energi, et eksternt potensial, utvekslings-og korrelasjonsenergier. En stor del av fokuset på å utvikle DFT er å forbedre utvekslings-og korrelasjonsbetingelsene. Selv om denne metoden er mindre utviklet enn post Hartree-Fock-metoder, tillater dets betydelig lavere beregningskrav (skalering vanligvis ikke verre enn n3 med hensyn til n basisfunksjoner, for de rene funksjonene) å takle større polyatomiske molekyler og til og med makromolekyler. Denne beregnings kostnader og ofte sammenlignbare nøyaktighet TIL MP2 OG CCSD (t) (post-Hartree–Fock metoder) har gjort det til en av de mest populære metodene i beregningsorientert kjemi.