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2019-06-26
更新時間:2022-11-17 20:40作者:網(wǎng)友發(fā)布
量子化學(xué)是應(yīng)用量子力學(xué)基本原理和方法討論化學(xué)問題的化學(xué)分支學(xué)科。所謂的化學(xué)問題從靜態(tài)看主要是結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的探討弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè);從動態(tài)看主要涉及分子間的相互作用、相互碰撞與相互反應(yīng)等。國際上,理論化學(xué)已發(fā)展成為二級學(xué)科從物理化學(xué)中分離出來,而量子化學(xué)則是理論化學(xué)的核心。量子化學(xué)就其內(nèi)容可分為基礎(chǔ)理論、計算方法和應(yīng)用三大部分。三者之間相輔相承。其中計算方法是基礎(chǔ)理論與實際應(yīng)用之間的橋梁;基礎(chǔ)理論只有通過應(yīng)用才能獲得生命力,驗證其正確與否;而具體應(yīng)用中又將遇到新問題,產(chǎn)生新思想,提出新理論。
一、量子化學(xué)發(fā)展的歷史
1927年,W·H·海特勒(Heitler)和F·倫敦(London)開創(chuàng)性地把量子力學(xué)處理原子結(jié)構(gòu)的方法應(yīng)用于解決氫分子的結(jié)構(gòu)問題,定量地闡釋了兩個中性原子形成化學(xué)鍵的原因,成功地開始了量子力學(xué)和化學(xué)的結(jié)合。這標(biāo)志著一門新興的化學(xué)分支學(xué)科——量子化學(xué)(亦稱化學(xué)量子力學(xué))的誕生。量子化學(xué)的創(chuàng)立,既是現(xiàn)代物理學(xué)實驗方法和理論(量子力學(xué)原理)不斷滲入化學(xué)領(lǐng)域的結(jié)果,也是經(jīng)典化學(xué)向現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展的歷史必然。
量子化學(xué)的發(fā)展歷史可分為兩個階段弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè):①1927年到50年代末為創(chuàng)建時期。其主要標(biāo)志是三種化學(xué)鍵理論的建立和發(fā)展、分子間相互作用(包括分子間作用力和氫鍵)的量子化學(xué)研究。在三種化學(xué)鍵理論中,價鍵理論是由L·C·鮑林(Pauling,1901—1994)在海特勒和倫敦的氫分子結(jié)構(gòu)工作的基礎(chǔ)上發(fā)展而成,其圖象與經(jīng)典原子價理論接近,先為化學(xué)家所接受。分子軌道理論是在1928年由R·S·馬利肯(Mulliken,1896—1986)等首先提出,1931年E·休克爾(Hückel,1896—)提出的簡單分子結(jié)構(gòu)理論,對早期處理共軛分子體系起重要作用。分子軌道理論計算較簡便,又得到光電子能譜實驗的支持,使它在化學(xué)鍵理論中占主導(dǎo)地位。配位場理論由H·A·貝特(Bethe,1906—)等在1929年提出,最先用于討論過渡金屬離子在晶體場中的能級分裂,后來又與分子軌道理論結(jié)合,發(fā)展成為現(xiàn)代配位場理論。(2)從60年代起,由于電子計算機的興起使量子化學(xué)步入蓬勃發(fā)展的第二階段,其主要標(biāo)志是量子化學(xué)計算方法的研究,其中嚴(yán)格計算的從頭計算方法、半經(jīng)驗計算的全略微分重疊和間略微分重疊等方法的出現(xiàn)擴(kuò)大了量子化學(xué)應(yīng)用的范圍,提高了計算的精度。在先于計算機的第一發(fā)展階段中,已經(jīng)看到實驗和半經(jīng)驗計算之間的定性符合。在第二階段里,由于引入了快速計算機,從頭計算的結(jié)果可以與實際半定量的符合。在20世紀(jì)結(jié)束以前,量子化學(xué)正處于第三階段的開端,當(dāng)我們理論上可以達(dá)到實驗的精度時,計算和實驗就成為科研中不可偏廢、互為補充的重要手段。在量子化學(xué)發(fā)展歷史上,計算方法的開發(fā)是至為重要的。
二、價鍵法和分子軌道法
經(jīng)典化學(xué)在19世紀(jì)已經(jīng)完成了它的系統(tǒng)化和理論化,原子分子學(xué)說的建立、元素周期系和有機分子結(jié)構(gòu)理論的形成就是其具體標(biāo)志。但是對于如何認(rèn)識化學(xué)鍵的本質(zhì)問題卻走進(jìn)了死胡同。這是因為在原子分子層次上的化學(xué)變化都要涉及到電子運動,而電子的運動只服從描述微觀粒子運動規(guī)律的量子力學(xué),牛頓力學(xué)不適用?;瘜W(xué)家跟當(dāng)時的物理學(xué)家一樣,也同樣存在著換腦筋的問題。時光回到1928年,此時卻有兩個人,一個是L·鮑林(Pauling,1901—1994),另一是R·S·馬利肯,弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè)他們最先看到了用量子力學(xué)解決化學(xué)鍵本質(zhì)的重要性,由于薛丁諤在1926年提出了薛丁諤方程,同年玻恩給出了波函數(shù)的幾率詮釋。1927年海特勒和倫敦成功地把量子力學(xué)處理原子結(jié)構(gòu)的方法用于解決氫分子的結(jié)構(gòu)問題。鮑林提出了價鍵法(VB),R·S·馬利肯提出分子軌道法(MO)。從此開始了量子力學(xué)和化學(xué)結(jié)合的新時期。
馬利肯(Mulliken,Robert Sanderson,1896—1986)美國化學(xué)家,是美國麻省理工學(xué)院一位化學(xué)教授的兒子,他繼承父志學(xué)習(xí)化學(xué)。1917年在麻省理工學(xué)院畢業(yè)。接著又在芝加哥大學(xué)深造。1921年獲得哲學(xué)博士學(xué)位。他對化學(xué)的興趣是在分子結(jié)構(gòu)方面。到了20年代,隨著量子力學(xué)的發(fā)展,分子內(nèi)部的細(xì)微結(jié)構(gòu)已不能用經(jīng)典化學(xué)方法來描述,而必須用近代物理的數(shù)學(xué)手段來處理,這件事已經(jīng)變得很清楚了。因此,馬利肯從化學(xué)轉(zhuǎn)到物理方面來。1926年他是華盛頓廣場大學(xué)物理學(xué)副教授。1928年他回到芝加哥大學(xué)任教,從1931年起擔(dān)任該校物理教授直到1961年退休。
馬利肯與F·洪特(Hund)一道發(fā)展了化學(xué)鍵的分子軌道理論,它基于這樣的思想:分子中的電子在所有核產(chǎn)生的場中運動,孤立的原子軌道組成分子軌道,分子軌道延伸在分子中的兩個或兩個以上的原子上。他指出如何從該分子的光譜中得到這些軌道的相關(guān)能量。馬利肯尋找分子軌道的方法是把原子軌道組合起來(LCAO,即原子軌道的線性組合)。他指出鍵能可由原子軌道的重疊量得到。
VB理論和MO理論,兩者的目標(biāo)是共同的,都是研究共價鍵的形成和特征,探索化學(xué)鍵的本質(zhì),尋求分子結(jié)構(gòu)的規(guī)律性;但在具體處理方法上卻大相徑庭。VB理論的特色是將一對自旋相反的未成對電子形成共價健的觀點作為構(gòu)造分子中電子波函數(shù)的依據(jù),并充分考慮電子的不可區(qū)別性;而MO理論并非以電子配對作為構(gòu)造分子中電子波函數(shù)的前提,卻十分強調(diào)分子的整體性,并且相當(dāng)重視分子中的電子運動狀況與在原子中的差異以及它們之間聯(lián)系。雖然,VB理論與MO理論幾乎都在20年代前后一起創(chuàng)立,但VB理論先于MO理論發(fā)展起來,較早在化學(xué)中普及。究其原因,是VB理論的創(chuàng)立者們(Slater,Pauling等人),一開始就力圖將量子力學(xué)原理和化學(xué)的經(jīng)驗緊密結(jié)合,以量子力學(xué)理論去闡釋經(jīng)典化學(xué)結(jié)構(gòu)理論所無法說明的一些問題,并且抽提出了如“雜化”、“共振”、“σ鍵”、“π鍵”、“電負(fù)性”等一系列的新概念,并且這些概念又與化學(xué)家們熟知和習(xí)用的定域鍵概念是一致的。因此,VB理論較易被化學(xué)家們所接受,較早受到重視并獲得廣泛的應(yīng)用??墒请S著化學(xué)實踐的不斷發(fā)展,VB理論對經(jīng)典價鍵概念的明顯繼承性越來越束縛其自身的發(fā)展,尤其在解釋共軛分子結(jié)構(gòu)以及O2的順磁性等問題時,VB理論遇到了嚴(yán)重困難。還有,因過分強調(diào)電子配對,致使構(gòu)成的分子電子波函數(shù)不便于數(shù)學(xué)運算。故從50年代開始,VB理論的地位就逐漸被MO理論所替代。
盡管MO理論跟VB理論幾乎同時提出,但在MO理論里化學(xué)家們原先習(xí)慣用的價鍵概念不明顯,并且在理論計算上也存在著一定的局限(如根據(jù)初期MO理論推算出的H3分子反而比H2穩(wěn)定等),故在開始時并沒有受到化學(xué)家們的關(guān)注。后來當(dāng)VB理論遇到了嚴(yán)重困難,而MO理論提出的“分子軌道”等概念,在解決VB理論所難以解決的一系列問題中取得了非常顯著的成效;并且MO理論中的數(shù)學(xué)計算可以程序化,適宜于用電子計算機來處理;更加重要的是MO理論能和化學(xué)經(jīng)驗進(jìn)一步密切結(jié)合,以分子軌道法處理分子結(jié)構(gòu)的結(jié)果跟分子光譜實驗數(shù)據(jù)相吻合,尤其是近年來光電子能譜等豐富的實驗成果,又進(jìn)一步證實了MO理論基本觀點及其結(jié)論的正確性??梢?,在指導(dǎo)實驗研究方面,MO理論已比VB理論發(fā)揮更大的作用??傊?,從50年代開始,MO理論獲得了廣泛的承認(rèn),進(jìn)入70年代以來,隨著計算機技術(shù)及計算方法的不斷突破,MO理論的迅速發(fā)展更引人注目。當(dāng)然,有關(guān)VB理論的計算最近也開始程序化了,這方面的進(jìn)展也不容忽視。
總之,三種化學(xué)鍵理論(VB,MO,配位場)建立較早,至今仍在不斷發(fā)展、豐富和提高,它與結(jié)構(gòu)化學(xué)和合成化學(xué)的發(fā)展緊密相聯(lián),互相促進(jìn)。合成化學(xué)的研究提供了新型化合物的類型,豐富了化學(xué)鍵理論的內(nèi)容;同時,化學(xué)鍵理論也指導(dǎo)和預(yù)言一些可能的新化合物的合成;結(jié)構(gòu)化學(xué)的測定則是理論和實驗聯(lián)系的橋梁。
其他化學(xué)分支學(xué)科也已使用量子化學(xué)概念方法和結(jié)論。例如分子軌道的概念已經(jīng)得到普遍應(yīng)用。絕對反應(yīng)速度理論和分子軌道對稱守恒原理,都是量子化學(xué)應(yīng)用到化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)所得到的具體成果。
三、氫分子和氦原子的量子化學(xué)計算
(一)氫分子的薛丁諤方程式和
海特勒—倫敦解法
海特勒和倫敦處理氫分子問題的結(jié)果可簡述于下:當(dāng)兩個氫原子自遠(yuǎn)處接近,它們間的相互作用就漸漸增大。在較近的距離下,原子間的相互作用和它們所含電子的自旋有密切關(guān)系。如果電子的自旋是反平行的,那么在達(dá)到平衡距離以前,原子間的相互作用是吸引的,即體系的能量隨R的減小而不斷降低,在達(dá)到平衡距離以后,則體系的能量隨R的減小而迅速升高,因此H2可以振動于平衡距離的左右而穩(wěn)定存在,如上圖Es曲線所示,這就是H2的基態(tài)。
如果電子的自旋是平行的,那么原子間的相互作用永遠(yuǎn)是推斥的,如上圖EA曲線所示,因此不可能形成穩(wěn)定分子。這就是H2的排斥態(tài)。
海特勒(Heitler,Walter,1904—),愛爾蘭大學(xué)物理教授,出生于德國卡爾斯魯厄。他的父親(Adolf Heitler)是教授和希特勒(AdolfHitler)的姓名只差一個字母。在我國有一本很有影響化學(xué)史書稱“1927年,德國格廷根大學(xué)的兩位物理學(xué)教授海特勒和倫敦合作……”而事實上,海特勒從1929—1933年間才是格廷根大學(xué)的編外講師(工資從學(xué)費中支出)。1927年,海特勒才23歲,剛從慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位不久。F·倫敦比海特勒大4歲,此時在格廷根大學(xué)也沒有取得教授資格。1933年希特勒上臺后,海特勒離開了德國任英國布里斯托爾大學(xué)研究員。1941—1949年任都柏林高等研究院理論物理教授。在1941年8月和1943年7月和我國物理學(xué)家彭桓武合作進(jìn)行介子理論方面的研究,發(fā)展了量子躍遷幾率的理論,處理核碰撞中產(chǎn)生的介子過程,得出了能譜強度,并用以首次解釋宇宙射線的能量分布和空間分布。這就是當(dāng)時名揚國際物理界的,以作者哈密爾頓(Hamilton)、海特勒(Heitler)、彭桓武(Peng)三人姓氏縮寫為代號的HHP理論。彭桓武經(jīng)常聽海特勒講,“用心估計數(shù)量級以辨別哪些關(guān)聯(lián)起主要作用的本領(lǐng)標(biāo)志著物理學(xué)家的成熟”,使他很受啟發(fā)。海特勒在寫到都柏林高等研究院時曾這樣評說:“……同事中最熱愛的一個是中國人彭桓武……經(jīng)常的興致結(jié)合著非凡的天才,使他成為同事中最有價值的一個。”但是彭桓武對海特勒的科研風(fēng)格是有不同意見的,“過分追求于數(shù)學(xué)演算而薄于物理直觀”。他的這番話使我們終于明了海特勒首次解出了氫分子薛丁諤方程式,為什么在發(fā)展價鍵理論上卻讓鮑林得了首功,原來他走進(jìn)了數(shù)學(xué)演算的迷宮中去了,是科研方向走岔了道。這一點難道不可以引起我們的深思嗎?
海特勒自1949年起任瑞士蘇黎世大學(xué)理論物理教授。主要著作有《化學(xué)鍵理論》(與F·倫敦合著)、《輻射的量子理論》、《波動力學(xué)原理》和《人和科學(xué)》等。
F·倫敦(Fritz London,1900—1954),為猶太人,1900年3月7日出生于德國布雷斯勞(現(xiàn)波蘭弗羅茨瓦夫)。他有一弟H·倫敦(HeinzLondon,1907—1970)亦為著名物理學(xué)家,人們經(jīng)常將他們兄弟兩人相混。F·倫敦早年對哲學(xué)有興趣,1921年在慕尼黑大學(xué)獲得哲學(xué)博士學(xué)位,論文題目是《關(guān)于純理論認(rèn)識的形相條件》,此后3年從事哲學(xué)的研究和教學(xué)工作。1925年重返慕尼黑大學(xué),跟隨A·索末菲學(xué)習(xí)理論物理,以后又隨H·玻恩、E·薛丁諤等在格廷根、蘇黎世、柏林等大學(xué)工作學(xué)習(xí),主要研究光譜學(xué)和化學(xué)鍵的量子力學(xué)理論。1927年和W·海特勒發(fā)表氫分子共價鍵的量子力學(xué)解釋,這一工作標(biāo)志著近代量子化學(xué)的開端,所用的方法被稱為海特勒—倫敦法,是量子多體理論中的基本方法之一。1930年,F(xiàn)·倫敦用量子力學(xué)的近似計算方法證明分子間存在著第三種作用力。它的作用能的精確表示式非常復(fù)雜,其中包含的數(shù)學(xué)項與光色散公式相似,這是色散力得名的由來。故色散力又稱倫敦力。1933年納粹上臺后,倫敦兄弟逃亡英國,在牛津大學(xué)從事低溫物理研究工作。他們所建立的超導(dǎo)體的電動力學(xué)方程,成功地解釋了一系列奇特的電磁性質(zhì)。這組方程(共兩個方程)后來被稱為倫敦方程。1936年,F(xiàn)·倫敦去法國任巴黎龐加萊研究所所長。1939年去美國杜克大學(xué),先后任理論化學(xué)和化學(xué)物理教授。F·倫敦于1954年3月30日在達(dá)勒姆逝世。他逝世后,歷屆國際低溫會議都頒發(fā)倫敦獎以紀(jì)念他。
(二)王守競法和其他高級近似處理法
鑒于海特勒和倫敦處理H2問題的定量結(jié)果不很滿意,我國物理學(xué)家王守競在1928年發(fā)表了改進(jìn)的處理方法(王守競,Phys.Rev.,21,579,1928)。他認(rèn)為二個H原子化合而成H2分子時,它們的電子同時受著兩個原子核的吸引,因此電子云的幾率分布將比H原子更為密集。
王守競工作的重要性在于他在分子結(jié)構(gòu)理論中引進(jìn)了一個物理概念,即原子在結(jié)合成分子后,至少已部分消失了它的個性,因此在選用原子狀態(tài)函數(shù)的線性組合作為分子的近似狀態(tài)函數(shù)時,如果希望計算結(jié)果更好的話,則原子狀態(tài)函數(shù)本身應(yīng)加以若干改進(jìn)。首先,它的有效核電荷應(yīng)作為一個參數(shù)來處理。王守競的概念可推廣應(yīng)用于其他分子體系。
王守競(1904—1984),中國物理學(xué)家。1904年12月24日生于江蘇省吳縣(今蘇州市)。1921年在蘇州工業(yè)??茖W(xué)校畢業(yè)后考入清華留美學(xué)校預(yù)備班,1924年派赴美國留學(xué),入哈佛大學(xué),后轉(zhuǎn)哥倫比亞大學(xué),1927年獲得博士學(xué)位,在美進(jìn)行研究工作。兩年后回國,任浙江大學(xué)物理系主任。1931年到1933年任北京大學(xué)物理系主任??谷諔?zhàn)爭期間國民黨政府資源委員會委任他為昆明中央機器廠總經(jīng)理,后又改任該會駐美代表。中華人民共和國成立后,他留居美國,任麻省理工學(xué)院兼任教授直到退休。1984年6月19日在美國逝世。
1927年王守競把新誕生的量子力學(xué)成功地應(yīng)用于原子分子的研究,最早用變分法求二級微擾計算類氫原子間的偶極矩—偶極矩相互作用,從而得出范德瓦爾斯作用能量的系數(shù)。以后在計算類氫原子型1s波函數(shù)的基礎(chǔ)上,在H2+的波函數(shù)中引用非線性參量,使其能量的計算值與實驗數(shù)據(jù)間的差異從1.58eV下降到0.96eV。此外,還計算過氫分子的轉(zhuǎn)動譜,研究過鈉蒸氣在和汞原子碰撞中的激發(fā)態(tài)。其后,他進(jìn)一步得到了多原子分子非對稱轉(zhuǎn)動譜能級公式。這個結(jié)果運用于大量常見原子分子的計算。在當(dāng)時這些研究成果在物理學(xué)和化學(xué)中是重要貢獻(xiàn),受到國際物理學(xué)界的重視。他對氫分子結(jié)構(gòu)的量化計算亦將永遠(yuǎn)載入化學(xué)史的史冊。
關(guān)于H2的計算,在王守競法以后,又有若干改進(jìn)。
1933年詹姆士和庫里奇(James and Coolidge,J·Chem·Phys.1,825,1933)用了包括13個參數(shù)的變分函數(shù)得到與實驗值(De=4.72eV)幾乎完全一致的結(jié)果(De=4.70eV)。這說明了用量子力學(xué)近似計算法是可以得到正確結(jié)果的。
如上所述,詹姆士和庫里奇雖已算得與實驗值幾乎完全一致的結(jié)合能,但因所用變分函數(shù)非常麻煩,不如用分子軌道法容易推廣到比較復(fù)雜的分子,所以庫爾森(Coulson,Proc,Cambridge Phil.soc.,34,204,1938)提出用分子軌道法處理氫分子。他用原子軌道的線性組合作為分子軌道,得到的結(jié)合能是3.47eV。當(dāng)他采用哈特利—??耍℉artree-Fock)的自洽勢場法時,求得的最好結(jié)合能是3.603eV,說明分子軌道法大有可為。以上只是30年代電子計算機出現(xiàn)以前的情況。
(三)關(guān)于氦原子的計算
氦原子是原子的多電子問題的最簡單的例子。對于多電子問題,薛丁諤方程長期以來沒有精確解。氦原子為獲得方程近似解可用的各種技巧提供了一個考驗。
多電子薛丁諤方程的解應(yīng)該顯示電子間的相關(guān)。有幾種類型的波函數(shù)有這一性質(zhì)。最簡捷的是一個特別包含有電子間距離的波函數(shù)。1929年,E·A·海勒雷斯(Hylleraas)首先對氦原子研究了這類型的波函數(shù)。他用r1、r2和r12的多項式乘非相關(guān)波函數(shù)eξ(r1+r2)。采用一個14項的多項式,其結(jié)果與實驗的吻合在0.002電子伏的范圍內(nèi)。近年來,甚至使用了更長的多項式,可以說計算結(jié)果和實驗值是完全符合的。
海勒雷斯和其他人關(guān)于獲得氦原子精確波函數(shù)的工作是重要的,因為這一工作證明了薛丁諤方程是雙電子原子的正確運動方程。所以,薛丁諤方程大概對多電子原子和分子也是正確的,盡管在這些場合我們還不能精確地解它。遺憾的是,對多于二電子的問題,海勒雷斯型的波函數(shù)陷入極端的數(shù)學(xué)紛擾。
中國量子化學(xué)家鄧從豪在80年代找到了在超球坐標(biāo)系下嚴(yán)格求解原子、分子的薛丁諤方程的方法。用該方法對雙電子氦原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的計算結(jié)果與實驗結(jié)果均極為吻合。而在此以前,B·劉(Bowen Liu,華裔美國人)于70年代用從頭算方法計算了直線和非直線構(gòu)型H3體系的勢能而達(dá)到了化學(xué)精度。
嚴(yán)格求解二體以上體系的薛丁諤方程一直是量子理論研究的關(guān)鍵,鄧從豪等人的研究表明,借助于超球坐標(biāo),可以得到非相對論薛丁諤方程的嚴(yán)格解。這給最終精確求解多電子薛丁諤方程帶來了新的希望。
四、分子軌道對稱守恒原理和前線軌道理論
1965年,美國化學(xué)家R·B·伍德瓦爾德(Woodward,1917—1979)和R·霍夫曼(Hoffmann)提出的分子軌道對稱守恒原理是量子化學(xué)發(fā)展的一個里程碑,它說明MO理論,不僅可用以研究分子的靜態(tài)結(jié)構(gòu)及性質(zhì),并且還能從動態(tài)的角度來預(yù)言和解釋化學(xué)反應(yīng)由反應(yīng)物系變成生成物系究竟經(jīng)歷的是哪條線路?環(huán)境對其影響又怎樣?當(dāng)然無論是分子的結(jié)構(gòu)及性質(zhì),還是反應(yīng)的歷程,在化學(xué)上都和“對稱性”密切相關(guān)。而這種對稱性,又不外乎兩大類:一類是分子骨架幾何構(gòu)型的空間對稱性;另一類是作為單電子運動狀況的軌道對稱性。上述軌道對稱性守恒原理是從后一類對稱性出發(fā),考察它對生成物系立體選擇性的一種制約,或者對反應(yīng)條件的選定。該原理適用于一步完成的基元反應(yīng)。它先在有機化學(xué)中的電環(huán)化、σ遷移等協(xié)同反應(yīng)上得到應(yīng)用;后又推廣運用到無機反應(yīng)、催化反應(yīng)等方面。
R·霍夫曼(Roald Hoffmann, 1937—),美國量子化學(xué)家。1937年7月18日生于波蘭茲沃切夫。1949年隨家移居美國,1955年入美國籍。1958年獲哥倫比亞大學(xué)文學(xué)士學(xué)位。1960年在哈佛大學(xué)獲物理學(xué)碩士學(xué)位,1962年獲化學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位。1962—1965年,在哈佛大學(xué)工作。1965年任康奈爾大學(xué)副教授,1968年任化學(xué)教授,現(xiàn)任該?;瘜W(xué)系主任。他是美國科學(xué)院院士。
霍夫曼主要從事量子化學(xué)研究。他在哈佛大學(xué)工作期間,和有機化學(xué)家R·B·伍德瓦爾德合作,進(jìn)行維生素B12的合成研究。維生素B12的結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜,其合成工作是一項巨大的工程?;舴蚵鼞?yīng)用自己在量子化學(xué)方面的豐富知識,從分子軌道的各個方面對他們觀察到的實驗結(jié)果進(jìn)行計算和研究,并以日本化學(xué)家福井謙一提出的前線軌道為工具,進(jìn)行分析和總結(jié),終于在1965年提出了分子軌道對稱守恒原理,又稱伍德瓦爾德—霍夫曼規(guī)則。這個理論是維生素B12的合成工作中總結(jié)出來的。它不但闡明了一系列協(xié)同反應(yīng)的機理和過程,而且在解釋和預(yù)示一系列化學(xué)反應(yīng)的方向、難易程度和產(chǎn)物的立體構(gòu)型方面具有重要的指導(dǎo)作用,并把量子力學(xué)由靜態(tài)發(fā)展到動態(tài)階段。這個理論被譽為“認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的發(fā)展道路上的一個里程碑”。近年來,霍夫曼主要從事基態(tài)和激發(fā)態(tài)分子的電子結(jié)構(gòu),特別是金屬有機化合物電子結(jié)構(gòu)的研究?;舴蚵?qū)Ψ肿榆壍缹ΨQ守恒原理的開創(chuàng)性研究,和福井謙一共獲1981年nobel化學(xué)獎?;舴蚵€是一位詩人,他跟北京市中關(guān)村詩社中的中國化學(xué)家有詩作相酬。
福井謙一(Fukui Kenichi,1918—),日本量子化學(xué)家。 1918年10月4日生于奈良市。1948年獲京都大學(xué)博士學(xué)位,1951年起任京都大學(xué)物理化學(xué)教授。
福井謙一長期致力于烴類的研究,并在量子化學(xué)方面有很深的造詣。1952年提出前線軌道理論,并用以解釋多種化學(xué)反應(yīng)規(guī)律。這一理論的基本觀點是分子的許多性質(zhì)是由最高占據(jù)軌道和最低未占軌道決定,對于分子的化學(xué)反應(yīng)具有重要意義。由于這些軌道處于化學(xué)反應(yīng)的前沿,所以稱為前線軌道。
福井謙一的早期理論并未引起人們的注意。直到1965年R·霍夫曼和R·B·伍德瓦爾德首先用前線軌道的觀點討論了周環(huán)反應(yīng)的立體化學(xué)選擇定則,才引起化學(xué)家們的重視。1969年霍夫曼和伍德瓦爾德以“分子軌道對稱守恒原理”來概括他們在1965年提出的理論解釋,所以福井謙一的“前線軌道理論”和霍夫曼的“分子軌道對稱守恒原理”同樣重要。這個理論不但解釋了在它提出之前的有關(guān)經(jīng)驗規(guī)律,而且預(yù)言和解釋了其后的許多化學(xué)反應(yīng)。因此,福井謙一和霍夫曼共獲1981年nobel化學(xué)獎。
眾所周知,在化學(xué)反應(yīng)中,原子并非是其所有原子軌道都起主要作用,而只有那些價軌道上的電子起主要作用;同樣,分子中也相應(yīng)地只是那些“前線軌道”起主要作用,也就是說,在給電子分子中的能量最高被占分子軌道(HOMO)以及在受電子分子中的能量最低未占分子軌道(LOMO)起主導(dǎo)作用。由此出發(fā),還能比較好地解釋一系列的化學(xué)反應(yīng)問題,形成了“前線軌道理論”。這兩位量子化學(xué)大師的工作有一個共同的特點,為解決復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)理論問題,運用的都是簡單的模型,盡量不依賴那些高深的數(shù)學(xué)運算,它們均以簡單分子軌道理論為基礎(chǔ),力求提出新概念、新思想和新方法,使之能在更加普遍的范圍中廣泛使用。這正是當(dāng)今量子力學(xué)與化學(xué)結(jié)合的基礎(chǔ)研究中成功發(fā)展的重要特色。
R·霍夫曼在其授獎演說中提出的“等瓣類似”概念具有重大意義。等瓣類似(Isolobal Analogy)指的是兩個有機分子或無機分子碎片,它們具有性質(zhì)相似的前線軌道,即它們的前線軌道數(shù)目、對稱性、能級和形狀以及電子數(shù)目都是類似(不是相等),這樣的兩個碎片稱為有等瓣類似關(guān)系。它不僅將金屬有機配合物系統(tǒng)化了,還進(jìn)一步溝通了晶體及金屬這兩個不同的領(lǐng)域,并且在無機化學(xué)和有機化學(xué)之間架起了橋梁。從宏觀的唯象認(rèn)識深入到微觀的理論了解是現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展的趨勢,正是在這一過程中,量子化學(xué)得以產(chǎn)生和發(fā)展。
組態(tài)相互作用法 比從頭計算法精確度更高的組態(tài)相互作用法有兩個優(yōu)點:一是不依賴于試探波函數(shù)的形式,就能原則上提非相對論薛丁諤方程的精確解;二是原則上可用于原子或分子體系的任何穩(wěn)定態(tài)。
近似計算法 在半經(jīng)驗計算法中,目前最常用的近似是零微分重疊(簡稱ZDO);近似程度最高的是全略微分重疊(簡稱CNDO)近似,是J·A·波普爾在1965年提出的。此外,在近似計算法中,還有休克爾分子軌道法和推廣的分子軌道法。
澤爾騰出生于德國弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè)的不萊斯勞(Breslau)。第二次世界大戰(zhàn)以后,不萊斯勞劃屬波蘭,改名為弗羅茨瓦夫(Wroclaw)。1951年,澤爾騰高中畢業(yè),盡管他曾考慮上大學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)濟(jì)學(xué)或心理學(xué),但他最后還是決心選擇學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。澤爾騰考入弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè)了法蘭克福大學(xué)數(shù)學(xué)系,1957年畢業(yè),獲數(shù)學(xué)碩士學(xué)位。而后從事著博弈論及其應(yīng)用、實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)等博弈論的學(xué)術(shù)研究。1961年,澤爾騰獲得法蘭克福大學(xué)數(shù)學(xué)博士學(xué)位弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè);60年代早期,澤爾騰做弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè)了寡頭博弈的實驗,1967——1968年度,澤爾騰到加州伯克利分校作訪問教授,1972年轉(zhuǎn)到比勒菲爾德大學(xué)(University of Bielefeld)工作,1984年至今一直在波恩大學(xué)工作。1991年,澤爾騰和夫人伊麗莎白都患上嚴(yán)重的糖尿病。伊麗莎白因此而下肢癱瘓,并且視力也接近于失明。但澤爾騰夫婦仍對生活充滿了自信和快樂。
1994年澤爾騰教授因在“非合作博弈理論中開創(chuàng)性的均衡分析”方面的杰出貢獻(xiàn)而榮獲諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎。
澤爾騰現(xiàn)還任計量經(jīng)濟(jì)學(xué)社團(tuán)委員、美國藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院外籍名譽院士、青島大學(xué)名譽教授、南開大學(xué)公司治理研究中心顧問、南京審計學(xué)院名譽教授。
去波蘭留學(xué)弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè)的優(yōu)勢專業(yè)是【經(jīng)濟(jì)學(xué)】。
波蘭具有迥異的東歐風(fēng)情弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè),具有悠久的文化和歷史,是世界十大旅游國之一,有東歐小美國之稱。首都華沙呈現(xiàn)明快的現(xiàn)代都市特色,波蘭南部的克拉科是波蘭歷史上重要的古都,有熱鬧繽紛的市集廣場、古老的大學(xué),以及王室遺址城堡,克拉科舊城區(qū)是聯(lián)合國UNESCO榜上有名的世界遺產(chǎn)。
波蘭還有許多世界著名人物,如大思想家哥白尼、鋼琴家肖邦、居里夫人。著名的公立大學(xué)有:華沙大學(xué)、華沙理工大學(xué)和弗洛茨瓦夫大學(xué)被譽為波蘭的清華、北大和人大,排在前幾位還有克拉科夫雅蓋龍大學(xué)(1364年成立,哥白尼母校,是波蘭第一所大學(xué),歐洲第六所大學(xué));華沙經(jīng)濟(jì)學(xué)院(始建于1906年,是波蘭最權(quán)威、規(guī)模最大、排名第一的經(jīng)濟(jì)學(xué)院,在東歐的經(jīng)濟(jì)學(xué)院中處于領(lǐng)導(dǎo)的地位)等。
到波蘭留學(xué)的中國學(xué)生比例還很低,波蘭高校很希望能有更多的中國學(xué)生到波蘭去留學(xué)。波蘭人民對國際學(xué)生是非常友好的,波蘭安全、穩(wěn)定的社會環(huán)境可以讓中國家長放心地將孩子送到波蘭學(xué)習(xí)。波蘭的消費水平比其他西歐國家低,對于一般的家庭來說絕對是一個省錢的選擇。
一)、學(xué)校簡介:
弗羅茨瓦夫理工大學(xué)(以下簡稱弗理工)創(chuàng)建于1945年。大學(xué)前身是1910年成立的弗羅茨瓦夫理工學(xué)院。二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,1945年11月15日弗理工開始了第一次授課,從此這天被大學(xué)定為奠基慶典日。作為波蘭最大的理工科大學(xué)之一,弗理工現(xiàn)有在校學(xué)生31,936人,全日制學(xué)生25604人。分主校區(qū)弗羅茨瓦夫和三個分校區(qū)(位于省地區(qū)另外最大三個城市Legnica, Wa?brzych and Jelenia Góra)。至今160多年的學(xué)術(shù)遺產(chǎn)使弗羅茨瓦夫理工大學(xué)能夠援引歐洲大學(xué)的傳統(tǒng),突出的研究與教學(xué)的成果使我們能夠躋身波蘭最好的技術(shù)性大學(xué)。
(二)、弗羅茨瓦夫理工大學(xué)現(xiàn)狀
1.是波蘭高等教育機構(gòu)先驅(qū)之一;
2.在弗羅茨瓦夫有12個系,32,000多名學(xué)生。在下西里西亞的其他重要城市還有3個分校;
3.有87 945名工程碩士及工程學(xué)士畢業(yè)生,4 759名具有哲學(xué)博士學(xué)位;
4.有近4,200名教職工(包括2,000多名學(xué)術(shù)教師);
5.有280多棟建筑,有現(xiàn)代化的實驗室、圖書館、大小演講廳,安裝有可視多媒體設(shè)備。
6.教育課程國際化:2000年教學(xué)規(guī)程中引入了歐盟統(tǒng)一的學(xué)分制標(biāo)準(zhǔn)(European Credit Transfer System (ECTS),所有課程用外語講授。
(三)、專業(yè)院系:
建筑系/ 化學(xué)工藝 電子系/ 電機工程 地質(zhì)工程、采礦與地質(zhì)系 /環(huán)境工程系/ 環(huán)境保護(hù) 計算機科學(xué)與管理系 /機械與動力工程系/ 動力工程 機械工程系/ 基本科學(xué)技術(shù)系/ 電子與光子微系統(tǒng)系 /電子系 /遠(yuǎn)程信息學(xué) 電機工程系/地質(zhì)工程、采礦與地質(zhì)系 /采礦與地質(zhì)學(xué) 環(huán)境工程系 /計算機科學(xué)與管理系 /機械與動力工程系/機械工程系/管理與制造工程 基本工藝系 /電子與光子微系統(tǒng)系
(四)、入學(xué)條件:
本科
1具有我國承認(rèn)的高中畢業(yè)或同等學(xué)歷
2部分專業(yè)需要英語成績
碩士:
1具有我國承認(rèn)的大學(xué)畢業(yè)或同等學(xué)歷,學(xué)士學(xué)位。
2需要英語成績
(五)、學(xué)制:
本科 4年
碩士 2-3年
(六)地理位置
弗羅茨瓦夫(Wroc?0?0aw)是位于波蘭西南部的下西里西亞?。↙ower Silesia)的省會。弗羅茨瓦夫坐落在奧德拉河(Odra River)岸邊,是連接波蘭西、南部和東歐、北歐的交通要道的交匯點?,F(xiàn)在佛羅茨瓦夫已成為波蘭的四大城市之一,約有人口70萬,占地293平方公里。這里交通便利,公路、鐵路和飛機連通波蘭和歐洲的其他城市。這里的國際機場有固定航班開往法蘭克福、哥本哈根、維也納和華沙。還有直通柏林、漢堡、德累斯頓、布拉格和布達(dá)佩斯等歐洲城市的鐵路。弗羅茨瓦夫是波蘭經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的城市之一,僅次于首都華沙。
布雷斯勞弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè),音譯自德語,而她卻是一座波蘭弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè)的城市(弗羅茨瓦夫),翻閱歷史,才發(fā)現(xiàn),二戰(zhàn)前是德國的重要城市之一,戰(zhàn)后的變化,蘇聯(lián)吞并波蘭東部領(lǐng)土,最終導(dǎo)致大批波蘭人涌入,最終成為現(xiàn)在的波蘭第四大城市。
這里推薦一部電影和這個城市有關(guān),可以對當(dāng)前世界形勢和政治體制等有一個更充分的認(rèn)識,人還是要學(xué)會自己思考,民主有時候,給弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè)你的事選票權(quán),而交出去的則是思考能力。
看了指縫電影解讀,非常認(rèn)同這個觀點弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè):借用指縫君的話,提取弗羅茨瓦夫管理學(xué)院畢業(yè)我想表達(dá)的,所謂的體制或者說體制改革在有些時候,尤其是西方體制強加到不適合的環(huán)境和場景中,往往會出現(xiàn)沒有最爛只有更爛。就好比筷子和刀叉都是吃飯的工具,沒有好壞之分,只有是否合適和有效。目的都是為了讓人使用起來吃飯而已。面包和大米,都是為了填飽肚子。所以,就筷子好還是刀叉好,不是兩者本身,而是使用者的問題,更準(zhǔn)確說是使用的人的能力決定優(yōu)劣。
弗羅茨瓦夫經(jīng)濟(jì)大學(xué)的波蘭語名稱為Akademia Ekonomiczna im. Oskara Langego,是中國教育部承認(rèn)學(xué)歷的波蘭經(jīng)濟(jì)類國立大學(xué),教育部教育涉外監(jiān)管信息網(wǎng)上該校的中文名稱為蘭格經(jīng)濟(jì)學(xué)院。