Cos'è la chimica computazionale?
La chimica computazionale utilizza matematica e computer per risolvere i problemi chimici.Utilizzando il software per computer, i chimici possono simulare risultati sperimentali e trovare proprietà delle sostanze.Il campo della chimica computazionale aiuta a esplorare cose che altrimenti sarebbero difficili o costose da trovare a causa della piccola natura di molecole, atomi e nanoparticelle.Gran parte del campo si basa sull'equazione di Schrodinger, che modella atomi e molecole usando la matematica.I meccanici AB initio, semi-empirici e molecolari sono metodi di chimica computazionale spesso utilizzati per analizzare le strutture molecolari.
Il processo di chimica computazionale inizia osservando una teoria, come la teoria della struttura elettronica.Questo aiuta a determinare il movimento degli elettroni all'interno di una molecola.A questo punto, usando equazioni matematiche, un set di basi può essere determinato in base ai calcoli.Queste informazioni possono essere inserite nel software per descrivere cose come la funzione d'onda, che possono essere utilizzate per creare modelli di altre caratteristiche fisiche della molecola.I chimici possono vedere un modello degli orbitali della molecola, iniziare a prevedere strutture sperimentali e guardare l'energia della molecola.
L'uso di AB initio consente ai chimici di esaminare le proprietà fisiche di una sostanza e utilizzare l'equazione di Schrodinger per scoprire le caratteristiche fisiche delle molecole.Ciò include cose come la geometria delle molecole, il momento dipolo e l'energia di una reazione.Le frequenze vibrazionali, la velocità di reazione e l'energia libera possono anche essere trovate utilizzando AB initio.Poiché queste caratteristiche fisiche sono estremamente difficili da risolvere, è necessario che i chimici computazionali li semplificano abbastanza da poter trovare le caratteristiche fisiche e ancora accurate.
La meccanica molecolare è un metodo di chimica computazionale utilizzata negli esperimenti e nelle applicazioni di biochimica.Questo metodo può essere utilizzato per strutture più grandi come gli enzimi e si basa sulla fisica tradizionale, ma non è in grado di calcolare le proprietà elettroniche nelle sostanze.Il campo della chimica computazionale è in costante cambiamento man mano che i progressi tecnologici e vengono sviluppate nuove teorie.
Queste tecniche consentono ai chimici di esaminare strutture che sarebbero quasi impossibili da guardare altrimenti, a causa delle loro dimensioni estremamente ridotte.Le nanoparticelle, che sono più piccole degli atomi, possono essere modellate per l'uso in applicazioni come elettronica, esplosivi e medicine.Poiché gran parte della chimica computazionale si basa sulla modellizzazione di proprietà note, c'è spazio per errori in questi esperimenti.Questo è il motivo per cui la formazione avanzata e la conoscenza della chimica e della ricerca sono necessarie per lavorare in chimica computazionale.