结构化学经验谈（1）
结构化学实际上是将量子力学应用于化学的各个领域后得到的一些解释性结论，
因此，相对于量子化学来说，结构化学就显得不那么严谨，
理论体系不够严密，内容也比较分散。
那么怎么样能学好结构化学呢？
我想作为一个过来人给学弟学妹们提一些建议，
希望能帮助大家解决困难，从学习中获得乐趣。
首先在这篇帖子里，我会给出结构化学的一个概要，
也就是一张地图，在这张地图上，我希望能给大家指明方位，
这样大家进入以后不至于迷路，失去方向。
然后，在接下来的帖子里，我试着给大家做一次导游，
带着大家去参观一下结构化学的细节，
我想如果大家能带着轻松的心情到结构化学的世界里去游览一番的话，
你会发现那里其实很有秩序，而且也充满了值得你去探索的奇特美景。
首先，要学量子力学，大家就得了解量子力学的几个假设和一个基本方程，
对于我们学习结构化学来说，最重要的几个假设，
一是波函数的几率解释，这个假设告诉我们，
怎么样把一个很虚的波函数跟实验的实践结合起来，
也就是说，只要得到了波函数，我们马上就可以了解电子的几率分布情况，
同时也可以求得某些可观测量，比如能量和动量的平均值，
这是实验可以测到的，
第二是全同粒子假设，也就是pauli原理，这点要求波函数的反对称性，
在实际操作中，得出了分子轨道后，填电子的时候，
这条原理就告诉了我们怎么样把两个电子填入同一个分子轨道中
第三是态叠加原理，这个原理告诉我们，微观粒子在运动的时候，
如果具有多种可能性，这些可能性是怎么样相互起作用的，
比如两个原子中的电子具有不同的波函数，当它们组成分子后，
分子中的电子应该怎么样来运动，实际上这个原理就给出了部分的提示，
我们可以用原子中电子运动的态叠加来组合成分子中电子运动的态。
最后，最重要的，就是我们怎么得到这些波函数，
唯一的途径，解薛定谔方程。
薛定谔方程中包含体系中所有粒子的动能和势能算符，
所以写出薛定谔方程不难，动能算符很简单，
势能就是电子电子排斥，核核排斥，电子核吸引三个部分，难的是解薛定谔方程，
对于稍微复杂一点的原子和分子，我们只能做出一些近似来求解它。
这些东西告诉了我们规则，在结构化学的世界里探索，
我们必须遵守这些规则，有了这些规则，实际上我们也就不会迷路了。
当然，大家首先会看到一些简单的求解实例，势箱模型，
从这里大家可以得到量子力学世界的基本观念，很多奇特的现象都会在势箱中展现出来。
比如能级的量子化，零点能问题等，
同时，大家也可以实际操作一下几个基本假设，
求得粒子某些性质如位置动量的平均值。
实际上大家现在就可以上手解决一些简单的问题了，
大家首先要面对的是长链共轭体系，
直接将条件代入势箱模型的解中即可。
有了上面的操作经验以后，你就知道量子化学是怎么解决问题的了，
也就是说现在大家手里有了一本结构化学的planet了，
（什么？你不知道planet是什么东西？核核，就是导游手册呗）
然后你就会面对一些复杂的问题，
其实这些复杂的问题，无非就是薛定谔方程的形式不同了，
比如对于单电子原子，相对于势箱模型，哈密顿的势能项变了，
那么解也就会相应的变化，氢原子当然可以精确求解，
你也可以看到求解出来的东西有多么复杂。
但是结论你应该记住，在一个球形势场中，
会有几个量子数来决定波函数（轨道）的能量和形状。
这个问题解决了，就会碰到更复杂的东西，多电子原子和分子，
这里我们就会遇到一些近似和经验规则了，
这样，我们就要离开主干道，
一个部分一个部分地去参观结构化学的各个分支了。
所以实际上，结构化学，就是运用薛定谔方程，结合不同程度的近似，
去解决原子和分子体系中的电子运动问题。
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