Chimie teoretică | încearcă să explice datele din experimentele de chimie

Prezentare generală

Chimiștii teoreticieni folosesc o gamă largă de instrumente. Aceste instrumente includ modele analitice (de exemplu, LCAO-MO pentru a aproxima comportamentele electronilor în molecule) și simulări numerice și computaționale.

Teoreticienii din chimie creează modele teoretice. Apoi, ei găsesc lucruri pe care chimiștii experimentali le pot măsura din aceste modele. Acest lucru îi ajută pe chimiști să caute date care pot dovedi că un model nu este adevărat. Datele îi ajută să aleagă între mai multe modele diferite sau opuse.

De asemenea, teoreticienii încearcă să genereze sau să modifice modelele pentru a se potrivi cu orice date noi, iar dacă datele nu se potrivesc cu modelul, chimiștii încearcă să facă cea mai mică modificare a modelului pentru a se potrivi cu datele. În unele cazuri, chimiștii aruncă un model dacă o mulțime de date nu se potrivesc, în timp.

Chimia teoretică utilizează fizica pentru a explica sau a prezice observațiile chimice. În ultimii ani, a fost vorba în principal de chimia cuantică (aplicarea mecanicii cuantice la problemele din chimie). Principalele părți ale chimiei teoretice sunt structura electronică, dinamica și mecanica statistică.

Toate aceste domenii sunt utilizate în procesul de predicție a reactivităților chimice. Alte domenii de cercetare mai puțin centrale includ descrierea matematică a chimiei în masă în diferite faze. Chimiștii teoreticieni doresc să explice cinetica chimică (calea pe care se combină moleculele).

Oamenii de știință numesc multe dintre aceste lucrări "chimie computațională". Chimia computațională utilizează de obicei chimia teoretică pentru a lucra la probleme industriale și practice. Exemple de chimie computațională sunt proiectele de aproximare a măsurătorilor chimice, cum ar fi anumite tipuri de metode post Hartree-Fock, Teoria funcțională a densității, metode semiempirice (cum ar fi PM3) sau metode de câmp de forțe. Unii teoreticieni în domeniul chimiei folosesc mecanica statistică pentru a crea o legătură între fenomenele microscopice din lumea cuantică și proprietățile macroscopice ale sistemelor în masă.

Domenii majore ale chimiei teoretice

Chimie cuantică

Aplicarea mecanicii cuantice în chimie

Chimie computațională

Aplicarea codurilor informatice în chimie

Modelarea moleculară

Metode de modelare a structurilor moleculare fără a face neapărat referire la mecanica cuantică. Exemple sunt docking-ul molecular, docking-ul proteină-proteină, proiectarea de medicamente, chimia combinatorie.

Dinamica moleculară

Aplicarea mecanicii clasice pentru simularea mișcării nucleelor unui ansamblu de atomi și molecule.

Mecanica moleculară

Modelarea suprafețelor de energie potențială de interacțiune intra- și intermoleculară prin intermediul unei sume de forțe de interacțiune.

Chimie matematică

Discutarea și prezicerea structurii moleculare prin metode matematice, fără a face neapărat referire la mecanica cuantică.

Cinetica chimică teoretică

Studiul teoretic al sistemelor dinamice asociate cu substanțele chimice reactive și al ecuațiilor diferențiale corespunzătoare acestora.

Chimioinformatică (cunoscută și sub numele de chemoinformatică)

Utilizarea tehnicilor informatice și informaționale, aplicate la o serie de probleme din domeniul chimiei.

 

Pagini conexe

Din punct de vedere istoric, cercetătorii folosesc chimia teoretică pentru a studia:

• Fizica atomică: electroni și nuclee atomice.
• Fizica moleculară: electronii care înconjoară nucleele moleculare și mișcarea nucleelor. Acest termen se referă, de obicei, la studiul moleculelor formate din câțiva atomi în fază gazoasă. Însă unii consideră că fizica moleculară este, de asemenea, studiul proprietăților masive ale substanțelor chimice în termeni de molecule.
• Chimie fizică și fizică chimică: utilizarea metodelor fizice, cum ar fi tehnicile cu laser, microscopul cu efect de tunelare cu scanare, etc. Distincția formală dintre cele două domenii este că chimia fizică este o ramură a chimiei, în timp ce fizica chimică este o ramură a fizicii. Aceasta nu este o diferență clară.
• Teoria corpurilor multiple: efectele care apar în sistemele cu un număr mare de constituenți. Se bazează pe fizica cuantică - în principal pe formalismul celei de-a doua cuantificări - și pe electrodinamica cuantică.

Mai multe informații

• Attila Szabo și Neil S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory, Dover Publications; New Ed edition (1996) ISBN 0486691861, ISBN 978-0486691862
• Robert G. Parr și Weitao Yang, Density-Functional Theory of Atoms and Molecules, Oxford Science Publications; publicat pentru prima dată în 1989; ISBN 0-19-504279-4, ISBN 0-19-509276-7