Hva er beregningskjemi?

Beregningskjemi bruker matematikk og datamaskiner for å løse kjemiske problemer.Ved å bruke dataprogramvare kan kjemikere simulere eksperimentelle resultater og finne egenskaper til stoffer.Feltet med beregningskjemi hjelper til med å utforske ting som ellers ville være vanskelig eller kostbart å finne på grunn av den lille naturen til molekyler, atomer og nanopartikler.Mye av feltet er basert på Schrodinger -ligningen, som modellerer atomer og molekyler ved bruk av matematikk.Ab initio, semi-empirisk og molekylær mekanikk er metoder for beregningskjemi som ofte brukes til å analysere molekylære strukturer.

Beregningskjemiprosessen begynner med å se på en teori, for eksempel den elektroniske strukturteorien.Dette hjelper til med å bestemme bevegelsen til elektronene i et molekyl.På dette tidspunktet, ved bruk av matematiske ligninger, kan et basissett bestemmes basert på beregningene.Denne informasjonen kan skrives inn i dataprogramvare for å beskrive ting som bølgefunksjonen, som kan brukes til å lage modeller av andre fysiske egenskaper til molekylet.Kjemikere kan se en modell av molekylets orbitaler, begynne å forutsi eksperimentelle strukturer og se på molekylets energi.

Å bruke ab initio lar kjemikere se på fysiske egenskaper til et stoff og bruke Schrodinger -ligningen for å finne ut fysiske egenskaper til molekyler.Dette inkluderer ting som geometrien til molekyler, dipolmomentet og energien til en reaksjon.Vibrasjonsfrekvenser, reaksjonshastighet og fri energi kan også bli funnet ved bruk av ab initio.Siden disse fysiske egenskapene er ekstremt vanskelige å løse, er det nødvendig for beregningskjemikere å forenkle dem nok til at de fysiske egenskapene kan bli funnet og fremdeles være nøyaktige.

Molekylær mekanikk er en metode for beregningskjemi brukt i biokjemieksperimenter og anvendelser.Denne metoden kan brukes for større strukturer som enzymer og er avhengig av tradisjonell fysikk, men er ikke i stand til å beregne elektroniske egenskaper i stoffer.Feltet for beregningskjemi endres kontinuerlig etter hvert som teknologiske fremskritt og nye teorier utvikles.

Disse teknikkene lar kjemikere undersøke strukturer som vil være nesten umulige å se på ellers på grunn av deres ekstremt lille størrelse.Nanopartikler, som er mindre enn atomer, kan modelleres for bruk i applikasjoner som elektronikk, eksplosiver og medisin.Siden mye av beregningskjemi er basert på modellering av kjente egenskaper, er det rom for feil i disse eksperimentene.Dette er grunnen til at avansert trening og kunnskap innen kjemi og forskning er nødvendig for å jobbe innen beregningskjemi.