理论化学

理论化学是一种通过纯理论计算而非实验方法研究化学反应本质问题的学科。其研究领域涵盖量子 化学 、统计力学、化学热力学、非平衡态热力学、分子反应动力学等多个方面 。理论化学利用理论物理学的工具，如热力学、量子力学、统计力学、量子电动力学、非平衡态热力学等，并结合 计算机模拟 来进行研究。近年来，理论化学的发展使得许多复杂的计算方法得以普及，从而能够深入理解物质结构、预测化合物的反应活性以及探索化学反应的微观本质过程 。

历史沿革

理论化学的历史可以追溯至化学发展的早期，尽管当时的理论工具相对简单且带有猜测成分。然而，随着 奥地利 物理学家 埃尔温·薛定谔 提出 薛定谔方程 ，理论化学得到了显著提升。如今，基于量子力学和统计力学原理的复杂计算方法已经广泛应用于理论化学研究中 。

学科属性

理论化学的一部分属于计算化学，后者侧重于将理论化学的应用具体化并通过近似处理来解决问题。例如，后哈特里-福克方法、 密度泛函理论 、半经验方法（如PM3）或各种力场方法都是常见的计算化学手段。此外，一些 化学 理论家还利用统计力学建立了连接微观量子世界与宏观体系之间的桥梁。

主要分支

量子化学

量子化学是量子力学在化学领域的应用，旨在开发适用于实际体系的近似计算方法。

计算化学

计算化学涉及将 计算机 代码应用于化学研究，其中量子化学是其核心原理之一。

分子模拟

分子模拟涵盖了多种分子结构建模技术，不限于量子力学框架，还包括分子对接、 蛋白质 对接、药物设计和组合化学等领域。

分子动力学

分子动力学采用经典力学或量子力学方法模拟 原子核 的运动，以研究化学反应的微观本质。

分子力学

分子力学通过综合考虑各种相互作用力来构建分子内部和分子间的势能面。

数学化学

数学化学使用高等数学方法，如 拓扑学 、 图论 等，探讨和预测分子结构与性能。

理论反应动力学

理论反应动力学是对反应化合物相关动态体系及其 微分方程 的理论研究。

统计力学

统计力学借助统计力学原理研究化学反应的规律，建立起量子力学与热力学之间的联系。

非平衡热力学

非平衡热力学专注于研究远离 热力学平衡 状态下的体系特性与 动力学 过程，如耗散结构理论。

溶液理论

溶液理论关注溶液反应的动力学、溶液模型与计算模拟。

激光化学

激光化学则探究化学激光的产生机理及其应用。

研究机构

理论化学的研究在中国有多所高校设有专门的科研机构，其中包括 吉林大学 理论化学实验室、 南京大学 理论与计算化学研究所、 厦门大学 物理化学 与计算化学中心以及 清华大学 理论化学中心，后者成立于2013年5月。