1. 簇合物化学、富勒烯和纳米管的理论研究 2. 表面和催化的理论研究 3. 分子建筑、分子材料和分子器件的合理设计 4. 超分子聚集体中弱相互作用的理论研究 5. 分子自组织聚集体的理论研究 6. 分子器件学及其理论研究 7. 复杂、开放、非平衡系统的热力学，耗散和
混沌状态，分形现象等非线形科学问题 8. 凝聚态的理论化学 9. 生物信息学 10. 化学信息学
a xi
x
yi
)
为联属出现随机值 xi和 yi的几率
x y i, j (xi y j ) p(xi y j )
+
i xi p(xi ) • j p( y j ) j y j p( y j ) • i p(xi ) x y
（3）依（2）假设
X
x • y i, j xi y j p(xi y j ) i xi p(xi ) • j y j p( y j )
m N
N! m!(N
m)!
5. 将 成Nk个组不的同方物式体数编：CCNNNN11CCNNNN2 NN1！kk NN2!!..Ni.N!ki!
6. Stirling公式 N!=(N/e)N, lnN!=NlnN-N
x•y
四、排列组合 1. N个不同物体全排列
P33
P32
PNN N！ N (N 1)(N 2)...1
4!
2. N个不同物体选取r个排列
PNr N (N 1)(N 2)...(N r 1)
2！2!
3. N个物体中，s个彼此相同， N!
C42
t个也彼此相同的全排列： s！t!
4.取N个m个不编同组物方体式中数，：C
理论化学课程内容简介
化学统计热力学 化学反应动力学 表面物理化学 量子化学/计算化学
21 世纪理论化学的挑战和机遇
唐敖庆先生说：19 世纪化学有三大理论成就
(1) 经典的原子-分子论，包括建筑在定比 定律、倍比定律和当量定律基础上的道尔顿 原子论，以碳4 价及开库勒等的工作为中心 内容的分子结构和原子价理论
p(A) ab / s
统计平均值
x p(xi )xi 离散随机变量
i
b
x p(x)xdx
连续随机变量
a
例1：每次掷一个骰子的统计平均值为
x
p(xi )xi
1 1 6
1 2 ... 6
16 6
3.5
每次掷N个骰子的统计平均值为?
例2：Maxwell速率分布率可表示为
p( ) 1 dn( ) 4 ( m )3/ 2 em 2 / 2kT 2
p(3 4) 1 1 66
AB互不相容 AB各自独立
pA
n, m
n, m分别为偶然事件A和复合随机事件 中的基本事件数。各基本事件等机遇。
对于连续随机变量 x , 若概率分布函数为f (x)
f(x)
oa
b
x s
a x b ( A) 的概率为阴影的面积：
b
p(A) a f (x)dx
若各基本事件等几率，则 f (x)为常数
液体
三、统计概率
概率表示某复合随机事件经多次重演后，各
偶然(或基本)事件出现的可能性大小。
pi
ni N
或
pi
lim
N
ni N
显然 (1) pi 1
(离散变量)
p(3 4) 1 1 66
(2)
(3) 并包 (4) 联属
i
0 pi 1
p(A B) pA pB
p(A B) pA pB
(3) 上世纪30年代H. Eyring 提出的绝对反应 速度理论和60年代发展起来的分子反应动态 学
21世纪化学难题（理论）：
第一根本规律。建立精确有效而又普遍适 用的化学反应的含时多体量子理论和统计理 论
分子结构及其与性能间的定量关系
生命现象中的化学机理问题
纳米尺度的基本规律
理论化学应该“侵入”的交叉领域
化学统计热力学教材：
苏文煅，《系综理论》（超星电子图书） 参考书：
唐有祺，《统计力学及其在物理化 学中的应用》
王文清，《统计力学及其在物理化 学中的应用—习题精选与解答》
化学统计热力学主要讲授内容
统计热力学基本知识 Boltzmann统计（微粒） 系综统计法（系统) 应用举例
第一章 统计力学基本知识
二、统计力学体系的分类 粒子的属性（可区分与否）
定位（定域子、可别粒子）体系，如晶体。 非定位（离域子、等同粒子）体系，如气体。
定位体系微观状态数远大于后者
根据等同粒子量子力学波函数的特性，可分为： Fermi子：如电子或奇数个基本粒子（电子、
质子和中子）构成的原子或分子，波函数为反 对称，每个量子态只能容纳一个粒子。
一、统计热力学的研究方法和目的 应用力学定律和统计学原理，从物质的微观
结构和运动出发，研究宏观体系的热力学性质。
微粒子的 统计方法
Maxwell-Boltzmann统计(经典统计) Bose-Einstein统计 Fermi-Dirac统计 (量子统计)
B-E或F-D统计在一定条件下可蜕化为M-B统计 （如理想气体）。
N d
2kT
分子的平均速率为
p( )d 4 (
m
)3/ 2 em 2 / 2kT 3d
8kT00 2kT Nhomakorabeam
e ax2
0
x3dx
1 2a2
求统计平均值的几条简单法则：
（1）x为随机变量，a为常数
ax
（2）x,
i ap(xi )xi a i p(xi )xi y均为各自独立的随机变量，p(
(2) 门捷列夫的化学元素周期律
(3) 化学反应的质量作用定律
徐光宪, 结 构 化 学 (Chin. J. Struct. Chem.) 2002. Vol. 21, No. 5，463~469
20 世纪的化学也有三大理论成就：
(1) 化学热力学，判断化学反应的方向，揭 示化学平衡和相平衡规律
(2) 量子化学和化学键理论，现代生物学中 最重大的发现，即DNA 的双螺旋模型，就是 在化学家L. Pauling 的氢键理论和蛋白质分子 的螺旋结构的基础上提出来的
Bose子：如光子或由偶数个基本粒子构成的 原子或分子，波函数为对称，每个量子态容纳 的粒子数不受限制。
例：电子—Fermi子；光子—Bose子。 He4 (2+2+2=6, Bose子); He3 (2+2+1=5, Fermi子)。
粒子间相互作用
（近）独立粒子体系，E=nii , 如理想气体。 相依粒子体系, E= nii +V(r) , 如实际气体、