量子化學，也稱為分子量子力學，是物理化學的一個分支，專注于將量子力學應用于化學系統，特別是電子對分子、材料和溶液的物理和化學性質的貢獻的量子力學計算 原子級。 這些計算包括系統應用的近似值，旨在使計算在計算上可行，同時仍然捕獲有關對計算的波函數以及結構、光譜和熱力學性質等可觀察特性的重要貢獻的盡可能多的信息。 量子化學還關注量子效應對分子動力學和化學動力學的計算。

化學家嚴重依賴光譜學，通過光譜學可以獲得有關分子尺度能量量化的信息。 常用方法有紅外 (IR) 光譜、核磁共振 (NMR) 光譜和掃描探針顯微鏡。 量子化學可應用于光譜數據以及其他實驗數據的預測和驗證。

許多量子化學研究都集中在單個原子和分子的電子基態和激發態，以及化學反應過程中發生的反應途徑和過渡態的研究。 也可以預測光譜特性。 通常，此類研究假設電子波函數由核位置絕熱參數化（即 Born-Oppenheimer 近似）。 使用了多種方法，包括半經驗方法、密度泛函理論、Hartree-Fock 計算、量子蒙特卡羅方法和耦合簇方法。

通過開發薛定諤方程的計算解來理解電子結構和分子動力學是量子化學的核心目標。 該領域的進展取決于克服幾個挑戰，包括需要提高小分子系統結果的準確性，以及增加可以實際進行計算的大分子的大小，這受到縮放考慮的限制—— 計算時間隨著原子數的冪而增加。

有些人認為量子化學的誕生始于 1926 年薛定諤方程的發現及其在氫原子上的應用。然而，Walter Heitler（1904-1981）和 Fritz London 于 1927 年發表的文章通常被認為是xxx個里程碑 在量子化學的歷史上。 這是首次將量子力學應用于雙原子氫分子，從而應用于化學鍵現象。 在接下來的幾年里，Robert S. Mulliken、Max Born、J. Robert Oppenheimer、Linus Pauling、Erich Hückel、Douglas Hartree、Vladimir Fock 等人取得了很大的進步。 量子化學的歷史也經歷了 1838 年邁克爾·法拉第發現陰極射線，1859 年古斯塔夫·基爾霍夫提出黑體輻射問題，1877 年路德維希·玻爾茲曼提出物理系統的能量狀態可以是離散的， 以及馬克斯·普朗克 1900 年提出的量子假說，即任何能量輻射原子系統在理論上都可以分為許多離散的能量元素 ε，使得這些能量元素中的每一個都與它們各自輻射能量的頻率 ν 和一個數值成正比 稱為普朗克常數。 然后，在 1905 年，為了解釋光電效應（1839），即光照在某些材料上可以起到從材料中射出電子的作用，阿爾伯特愛因斯坦根據普朗克的量子假說假設，光本身由個體組成 量子粒子，后來被稱為光子（1926 年）。 在接下來的幾年里，這一理論基礎慢慢開始應用于化學結構、反應性和鍵合。 Linus Pauling 可能對該領域做出了xxx的貢獻。

解決量子化學問題的xxx步通常是用電子分子哈密頓量求解薛定諤方程（或相對論量子化學中的狄拉克方程）。 這稱為確定分子的電子結構。 可以說分子或晶體的電子結構本質上暗示了它的化學性質。 只能為氫原子獲得薛定諤方程的精確解（盡管氫分子離子束縛態能量的精確解已根據廣義 Lambert W 函數確定）。 由于所有其他原子或分子系統都涉及三個或更多粒子的運動，因此無法精確求解它們的薛定諤方程，因此必須尋求近似解。