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分子模拟基础分子模拟基础 1 计算机化学进展 2 分子力学方法（MM） 3 分子模拟概述 4 统计力学基础 5 分子间相互作用势 6 Monte Carlo 方法（MC） 7 分子动力学方法（MD） 8 Materials Studio 简介 参参 考考 书书 1.1. 陈正隆、徐为人、汤立达陈正隆、徐为人、汤立达 编著，编著，分子模拟分子模拟 的理论与实践的理论与实践，化学工业出版社，，化学工业出版社 2. Richard J. Sadus，Molecular Simulation of Fluids ， ELSEVIER，1999 11 计算机化学进展计算机化学进展 二十世纪八十年代以来， 先进的分析仪器的应用、量子 化学计算方法的进展和计算机 技术的飞速发展，对化学科学 的发展产生了冲击性的影响。 其研究内容、方法、乃至学科 的结构和性质都在发生深刻的 变化。 11 计算机化学进展计算机化学进展 长期以来，化学一直 被科学界公认为一门纯 实验科学。其理由要追 溯到人类认识自然的两 种科学方法。 ⑴归纳法 ( F. Bacon, 1561-1626 ) 数据拟合 设计实验 实验数据 唯象理论 “预测” 检验 ⑵演绎法 ( R. Decartes, 1596-1650 ) 模型 二次形式化 实验 公理假设 形式理论 近似、计算 预测 检验 和模拟 11 计算机化学进展计算机化学进展 依 据目 标数学工具 经验公式、规律 归纳法 实验事实 较简单 ? 唯象理论 正确普适的 较高级、 演绎法 形式理论 公理和假设 复杂 ? 至上世纪80年代，归纳法是多数化学家采用的唯 一科学方法；演绎法在化学界从未得到普遍承认 ? 原因：①对象复杂；②习惯观念 运用数学的多运用数学的多 少是一门科学成熟少是一门科学成熟 程度的标志。程度的标志。 马克思马克思 数学的应用：在刚体数学的应用：在刚体 力学中是绝对的，在气体力学中是绝对的，在气体 力学中是近似的，在液体力学中是近似的，在液体 力学中就已经比较困难力学中就已经比较困难 了；在物理学中是试验性了；在物理学中是试验性 的和相对的；在化学中是的和相对的；在化学中是 最简单的一次方程式；在最简单的一次方程式；在 生物学中等于零。生物学中等于零。 恩格斯恩格斯 无机、有机化学在19世纪率先建立 ? 元素周期表奠定无机化学基础 ? 经典价键理论、苯结构奠定有机化学基础 物理化学在20世纪初形成。旨在揭示化 学反应的普遍规律 — 反应进行的方向、 程度和速度… 由能： Gibbs ? Gibbs自 化学热力学 TS G = H ? Arrhenius ? 反应速率常数：反应速率常数： ?Ea 化学动力学 k = A e RT 物理化学的建立使化学科学开始拥有了理 论。高等数学首次派上了用场