Co to jest chemia obliczeniowa?

Chemia obliczeniowa wykorzystuje matematykę i komputery do rozwiązywania problemów chemicznych.Korzystając z oprogramowania komputerowego, chemicy mogą symulować wyniki eksperymentalne i znaleźć właściwości substancji.Pole chemii obliczeniowej pomaga odkrywać rzeczy, które w innym przypadku byłyby trudne lub kosztowne do znalezienia ze względu na niewielką naturę cząsteczek, atomów i nanocząstek.Znaczna część pola opiera się na równaniu Schrodingera, które modeluje atomy i cząsteczki za pomocą matematyki.Ab initio, półempiryczna i mechanika molekularna są metodami chemii obliczeniowej często stosowanymi do analizy struktur molekularnych.

Proces chemii obliczeniowej zaczyna się od spojrzenia na teorię, taką jak teoria struktury elektronicznej.Pomaga to określić ruch elektronów w cząsteczce.W tym momencie za pomocą równań matematycznych można określić zestaw podstawowy na podstawie obliczeń.Informacje te można wprowadzić do oprogramowania komputerowego w celu opisania takich rzeczy, jak funkcja fali, które można wykorzystać do tworzenia modeli innych cech fizycznych cząsteczki.Chemicy mogą zobaczyć model orbitali cząsteczki, rozpocząć przewidywanie struktur eksperymentalnych i patrzeć na energię cząsteczki.O.Obejmuje to takie rzeczy, jak geometria cząsteczek, moment dipolowy i energia reakcji.Częstotliwości wibracyjne, szybkość reakcji i energię swobodną można również znaleźć za pomocą ab initio.Ponieważ te cechy fizyczne są niezwykle trudne do rozwiązania, konieczne jest, aby chemicy obliczeniowe uprościli je na tyle, aby cechy fizyczne można znaleźć i nadal być dokładne.

Mechanika molekularna jest metodą chemii obliczeniowej stosowanej w eksperymentach i zastosowaniach biochemii.Ta metoda może być stosowana w większych strukturach, takich jak enzymy i opiera się na tradycyjnej fizyce, ale nie jest w stanie obliczyć właściwości elektronicznych w substancjach.Dziedzina chemii obliczeniowej stale się zmienia w miarę rozwoju technologii i opracowywanych nowych teorii.

Techniki te pozwalają chemikom na badanie struktur, na które inaczej byłoby sprawdzić, ze względu na ich wyjątkowo niewielki rozmiar.Nanocząstki, które są mniejsze niż atomy, można modelować do stosowania w zastosowaniach takich jak elektronika, materiały wybuchowe i medycyna.Ponieważ znaczna część chemii obliczeniowej opiera się na modelowaniu znanych właściwości, w tych eksperymentach jest miejsce na błędy.Właśnie dlatego zaawansowane szkolenie i wiedza na temat chemii i badań są niezbędne do pracy w chemii obliczeniowej.