簡介
在分子以及凝聚體內部,
化學鍵都有“
自然”的
鍵長值和
鍵角值,當滿足這些條件時,體系的能量、以及內部原子間的相互作用均應滿足某種極值條件。分子要調整它的
幾何形狀(構象),以使其鍵長值和鍵角值儘可能接近自然值,同時也使非鍵作用處於最小的狀態。
特徵
在某些有張力的分子體系中,分子的張力可以計算出來。但直到1946年,T.L.Hill才提出用van derWaals作用能和鍵長、鍵角的變形能來計算分子的
能量,以最佳化分子的空間構型。
Hill寫道:“分子內部的空間作用是眾所周知的,
(1)基團或原子之間靠近時則相互排斥;
(2)為了減少這種作用,基團或原子就趨於相互離開,但是這將使鍵長伸長或鍵角發生彎曲,又引起了相應的能量升高。最後的構型將是這兩種力折衷的結果,並且是能量最低的構型”。同時,Dostro-vsky和Westeimer成功地用比較方便的方式處理各種鹵素原子參與的SN2反應速率,得到了比較令人滿意的結果。至此,分子力學的思想和方法就建立起來了。雖然,Westeimer的有關計算表明,分子力學可以說明分子的構象、能量等一些性質,但在40年代分子力學並沒有得到發展。直到50年代以後,隨著
電子計算機和最最佳化理論的發展,用分子力學來確定和理解分子的結構和性質的研究才越來越多。直到這時,才可以說分子力學已成為結構化學研究的重要方法之一。近幾年來,隨著現代技術的發展和套用,特別是計算機技術的發展,分子力學方法已不僅能處理一般的中小分子,也不僅主要套用於有機化學領域,而且能處理大分子體系。在其他的一些領域,如
生物化學、
藥物設計、
配位化學,甚至在材料和物理領域,結合了晶格動力學、能帶論等學科知識之後,分子力學方法都有了廣泛的套用。