Co je to výpočetní chemie?

Výpočetní chemie využívá matematiku a počítače k řešení chemických problémů.Využitím počítačového softwaru mohou chemici simulovat experimentální výsledky a najít vlastnosti látek.Pole výpočetní chemie pomáhá prozkoumat věci, které by jinak bylo obtížné nebo nákladné najít kvůli malé povaze molekul, atomů a nanočástic.Většina pole je založena na Schrodingerově rovnici, která modeluje atomy a molekuly pomocí matematiky.Ab initio, polo-empirická a molekulární mechanika jsou metody výpočetní chemie, které se často používají k analýze molekulárních struktur.

Proces výpočetní chemie začíná pohledem na teorii, jako je teorie elektronické struktury.To pomáhá stanovit pohyb elektronů v molekule.V tomto okamžiku lze pomocí matematických rovnic stanovit základní sadu na základě výpočtů.Tyto informace lze zadat do počítačového softwaru pro popis takových věcí, jako je funkce vlny, které lze použít k vytvoření modelů jiných fyzikálních charakteristik molekuly.Chemici mohou vidět model orbitálů molekuly, začít předpovídat experimentální struktury a dívat se na energii molekuly.

Používání ab initio umožňuje chemikům podívat se na fyzikální vlastnosti látky a použít Schrodinger rovnici k zjištění fyzikálních charakteristik molekul.To zahrnuje takové věci, jako je geometrie molekul, moment dipólu a energii reakce.Vibrační frekvence, reakční rychlost a volná energie lze také nalézt pomocí ab initio.Protože tyto fyzikální vlastnosti jsou velmi obtížné vyřešit, je nutné, aby je výpočetní chemici zjednodušili natolik, že fyzikální vlastnosti lze nalézt a stále přesné.

Molekulární mechanika je metoda výpočetní chemie používané v experimentech a aplikacích biochemie.Tato metoda může být použita pro větší struktury, jako jsou enzymy, a spoléhá se na tradiční fyziku, ale není schopna vypočítat elektronické vlastnosti v látkách.Pole výpočetní chemie se neustále mění, protože se vyvíjejí technologické pokroky a nové teorie.

Tyto techniky umožňují chemikům zkoumat struktury, na které by bylo téměř nemožné se na ně podívat jinak, kvůli jejich extrémně malé velikosti.Nanočástice, které jsou menší než atomy, lze modelovat pro použití v aplikacích, jako je elektronika, výbušniny a medicína.Protože většina výpočetní chemie je založena na modelování známých vlastností, v těchto experimentech je prostor pro chyby.Proto je pro práci ve výpočetní chemii nezbytné pokročilé školení a znalosti v chemii a výzkumu.