Mi a számítási kémia?

A számítási kémia matematikát és számítógépeket használ a kémiai problémák megoldására.A számítógépes szoftverek felhasználásával a vegyészek szimulálhatják a kísérleti eredményeket és megtalálhatják az anyagok tulajdonságait.A számítási kémia területe segít felfedezni azokat a dolgokat, amelyeket egyébként nehéz vagy költséges lenne megtalálni a molekulák, atomok és nanorészecskék apró jellege miatt.A mező nagy része a Schrodinger -egyenleten alapul, amely matematikát alkalmazó atomokat és molekulákat modellez.Az AB initio, a félig empirikus és a molekuláris mechanika a számítási kémia módszerei, amelyeket gyakran használnak a molekuláris struktúrák elemzésére.

A számítási kémiai folyamat egy elmélet, például az elektronikus struktúra elméletének áttekintésével kezdődik.Ez segít meghatározni az elektronok mozgását egy molekulán belül.Ezen a ponton a matematikai egyenletek felhasználásával az alapkészlet meghatározható a számítások alapján.Ez az információ be lehet írni a számítógépes szoftverbe olyan dolgok leírására, mint a hullámfüggvény, amely felhasználható a molekula egyéb fizikai tulajdonságainak modellek létrehozására.A kémikusok láthatják a molekula orbitáljainak modelljét, megkezdhetik a kísérleti struktúrák előrejelzését és megnézhetik a molekula energiáját.

Az AB initio használata lehetővé teszi a vegyészek számára, hogy megvizsgálják az anyag fizikai tulajdonságait, és a Schrodinger -egyenletet használják a molekulák fizikai tulajdonságainak megismerésére.Ez magában foglalja az olyan dolgokat, mint a molekulák geometriája, a dipólgomentum és a reakció energiája.A vibrációs frekvenciák, a reakciósebesség és a szabad energia az AB initio felhasználásával is megtalálhatók.Mivel ezeket a fizikai tulajdonságokat rendkívül nehéz megoldani, a számítási vegyészeknek elég egyszerűsíteni kell őket, hogy a fizikai tulajdonságok megtalálhassák és továbbra is pontosak legyenek.

A molekuláris mechanika a biokémiai kísérletekben és alkalmazásokban alkalmazott számítási kémia módszere.Ez a módszer nagyobb struktúrákhoz, például enzimekhez használható, és a hagyományos fizikára támaszkodik, de nem képes kiszámítani az anyagok elektronikus tulajdonságait.A számítási kémia területe folyamatosan változik, amikor a technológiai fejlődés és az új elméletek kidolgozódnak.

Ezek a technikák lehetővé teszik a vegyészek számára, hogy olyan struktúrákat vizsgáljanak, amelyeket rendkívül kicsi méretük miatt szinte lehetetlen megvizsgálni.Az atomoknál kisebb nanorészecskék modellezhetők olyan alkalmazásokra, mint az elektronika, a robbanóanyagok és az orvostudomány.Mivel a számítási kémia nagy része az ismert tulajdonságok modellezésén alapul, ezekben a kísérletekben hibás hely van.Ezért van szükség a fejlett képzésre, valamint a kémiában és a kutatásban való ismeretekre a számítási kémia munkájához.