现有知识能根据物质的结构推算物质的特性吗?

像中学学到的那些物质的熔点,沸点,密度,比热容等,都是一个一个只能死记的数据,并且似乎没有规律。并且这些数据基本都是通过实验得到的。

实际中能够根据物质组成推算出来这些数值么?

复杂的不好算的话,普通单质也可以用来举栗子啊。

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4个答案
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谢邀……
…………提前说下我只了解检测,对于计算了解出入可能跟实际有差距,而且是所有意义上的学渣…………

电子微观属性是属于量子化学的内容,而量子化学到传统化学之间有一个桥梁,叫做统计热力学。

统计热力学的定义是:
从粒子的微观性质及结构数据出发,以粒子遵循的力学定律为理论基础;用统计的方法推求大量粒子运动的统计平均结果,以得出平衡系统各种宏观性质的值.——百度百科的

统热的计算方式大约就是根据原子地电子平动、转动、震动之间的能级变化的极大值来代替所有值,利用统计学或者高数里边常见的限定条件下的求最大值的方程来求解出最终的物质实际的物化性质。

则,根据物质原子的电子能级排布方式就可以计算出最终的可见态物质的性质,这也是计算化学做的事情。
——————————结束——————————————————

其实物化书里边已经有了计算方式,这些性质之间的关系都可以通过公示而计算出来,并不是真正的独立的。

而新物质本身性质其实还是实际试验检测为主,毕竟现在仪器发展这么多检测也容易,再根据实际检测结果去分析其计算化学的相关参数。化学本身也是建立在了实验的基础上的学科,这些公式、计算方法也是根据大量的实验所得的测试基础从而再去拟合方程。

现有的纯理论计算分子的话我所知道的大约还是在1000以下的分子量还是可以计算的,超过了就不行了,根本算不出来,硬件差太多。毕竟考虑电子排列方式是以指数增长的,2×2=4,但是再乘几次就彻底hold不住了,也需要新的计算方式。

课程和学科的话,应该是属于计算化学下属,物理化学现在主体还是偏重实验,计算太难了经济价值也看不到……

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以上已经是我知道的极限了,再深入数学相关的需要基础的请自行查询……


再加倆@SpeakOut 讨论中出现的一些观念…… 因为听到数学就头疼的确有些观点我的答案中没有注明:

如果去公司做药物设计的计算挣的还可以的,也不与现实脱节。而且这种的不需要太多数学,反而化学知识和生物要懂得多。至少美国是这样的。
计算化学算这些“宏观”性质一般不是用“每个电子都处理”的量子化学算的,一般是用更近似的方法。话说即使是小分子,多数情况下也是用一些近似方法算的。
其实现在计算化学几万个原子的体系都能算,关键是你想获得什么信息。
虽然实验数据的误差是一方面,但是还有一种情况是“不可能”有“准确”的(analytical)公式来描述。

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本人的观点:

的确计算是从百千万出发,而常见的化学是从M出发,mM、μM,nM,pM,fM,中间差了24个数量级,检测类中只有唯一的最接近的最尖端的质谱能达到那种计算的量级……不过没什么应用价值,太贵……

等两者数量级交汇的时候,就是化学达到大成的时候了吧……

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支持者: SpeakOut

理论上是可以的,但是目前的计算机水平还有打到能够准确计算宏观体系的地步。计算化学中有很多近似方法可以在一定精度的条件下预测分子的宏观性质。有些方法也被广泛应用在计算机药物设计啊之类的领域里面。

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很多都可以,但也有不可以的……所以很难说(-_-!)

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现在有个项目,1000种合金,每种取10^9个原子(原子数更少就会体现出纳米性质了),解薛定谔方程,用90TFlops的超级计算机要算20年左右……

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