Wat is computationele chemie?

Computationele chemie maakt gebruik van wiskunde en computers om chemische problemen op te lossen.Door computersoftware te gebruiken, kunnen chemici experimentele resultaten simuleren en eigenschappen van stoffen vinden.Het veld van computationele chemie helpt om dingen te verkennen die anders moeilijk of kostbaar zouden zijn om te vinden vanwege de kleine aard van moleculen, atomen en nanodeeltjes.Veel van het veld is gebaseerd op de Schrodinger -vergelijking, die atomen en moleculen modelleert met behulp van wiskunde.Ab initio, semi-empirische en moleculaire mechanica zijn methoden voor computationele chemie die vaak worden gebruikt om moleculaire structuren te analyseren.

Het computationele chemieproces begint door te kijken naar een theorie, zoals de elektronische structuurtheorie.Dit helpt om de beweging van de elektronen in een molecuul te bepalen.Op dit moment kan het gebruik van wiskundige vergelijkingen een basisset worden bepaald op basis van de berekeningen.Deze informatie kan worden ingevoerd in computersoftware om dingen te beschrijven als de golffunctie, die kunnen worden gebruikt om modellen van andere fysieke kenmerken van het molecuul te maken.Chemici zien een model van de orbitalen van het molecuul, beginnen met het voorspellen van experimentele structuren en kijken naar de energie van het molecuul.

Met AB Initio kunnen chemici kijken naar fysische eigenschappen van een stof en de Schrodinger -vergelijking gebruiken om fysieke kenmerken van moleculen te achterhalen.Dit omvat dingen als de geometrie van moleculen, het dipoolmoment en de energie van een reactie.Vibratiefrequenties, de reactiesnelheid en vrije energie kunnen ook worden gevonden met AB Initio.Omdat deze fysieke kenmerken uiterst moeilijk op te lossen zijn, is het noodzakelijk dat computationele chemici ze voldoende vereenvoudigen dat de fysieke kenmerken kunnen worden gevonden en nog steeds nauwkeurig zijn.

Moleculaire mechanica is een methode voor computationele chemie die wordt gebruikt in biochemie -experimenten en -toepassingen.Deze methode kan worden gebruikt voor grotere structuren zoals enzymen en vertrouwt op traditionele fysica, maar kan geen elektronische eigenschappen in stoffen berekenen.Het gebied van computationele chemie verandert voortdurend naarmate de technologische vooruitgang en nieuwe theorieën worden ontwikkeld.

Met deze technieken kunnen chemici structuren onderzoeken die anders bijna onmogelijk zijn om naar te kijken, vanwege hun extreem kleine formaat.Nanodeeltjes, die kleiner zijn dan atomen, kunnen worden gemodelleerd voor gebruik in toepassingen zoals elektronica, explosieven en geneeskunde.Aangezien veel van de computationele chemie is gebaseerd op het modelleren van bekende eigenschappen, is er ruimte voor fouten in deze experimenten.Dit is de reden waarom geavanceerde training en kennis in chemie en onderzoek nodig zijn om te werken in computationele chemie.