Hvad er beregningskemi?

Computational Chemistry bruger matematik og computere til at løse kemiske problemer.Ved at bruge computersoftware kan kemikere simulere eksperimentelle resultater og finde egenskaber for stoffer.Området for beregningskemi hjælper med at udforske ting, der ellers ville være vanskeligt eller dyrt at finde på grund af den lille natur af molekyler, atomer og nanopartikler.Meget af marken er baseret på Schrodinger -ligningen, der modellerer atomer og molekyler ved hjælp af matematik.Ab initio, semi-empirisk og molekylær mekanik er metoder til beregningskemi, der ofte bruges til at analysere molekylstrukturer.

Computational Chemistry -processen begynder med at se på en teori, såsom den elektroniske strukturteori.Dette hjælper med at bestemme bevægelsen af elektronerne inden for et molekyle.På dette tidspunkt, ved hjælp af matematiske ligninger, kan et basissæt bestemmes baseret på beregningerne.Disse oplysninger kan indtastes i computersoftware for at beskrive sådanne ting som bølgefunktionen, som kan bruges til at skabe modeller af andre fysiske egenskaber ved molekylet.Kemikere kan se en model af molekylets orbitaler, begynde at forudsige eksperimentelle strukturer og se på molekylets energi.

Brug af ab initio giver kemikere mulighed for at se på fysiske egenskaber ved et stof og bruge Schrodinger -ligningen for at finde ud af fysiske egenskaber ved molekyler.Dette inkluderer sådanne ting som geometrien af molekyler, dipolmomentet og energien i en reaktion.Vibrationsfrekvenser, reaktionshastigheden og fri energi kan også findes ved hjælp af ab initio.Da disse fysiske egenskaber er ekstremt vanskelige at løse, er det nødvendigt for beregningskemikere at forenkle dem nok til, at de fysiske egenskaber kan findes og stadig være nøjagtige.

Molekylær mekanik er en metode til beregningskemi, der anvendes i biokemieksperimenter og anvendelser.Denne metode kan bruges til større strukturer såsom enzymer og er afhængig af traditionel fysik, men er ikke i stand til at beregne elektroniske egenskaber hos stoffer.Området for beregningskemi ændrer sig konstant, når teknologiske fremskridt og nye teorier er udviklet.

Disse teknikker giver kemikere mulighed for at undersøge strukturer, der ville være næsten umulige at se på ellers på grund af deres ekstremt lille størrelse.Nanopartikler, der er mindre end atomer, kan modelleres til brug i applikationer såsom elektronik, eksplosiver og medicin.Da meget af beregningskemi er baseret på modellering af kendte egenskaber, er der plads til fejl i disse eksperimenter.Dette er grunden til, at avanceret træning og viden inden for kemi og forskning er nødvendig for at arbejde inden for beregningskemi.