Teorinė chemija

Apžvalga

Chemikai teoretikai naudoja daugybę priemonių. Šios priemonės apima analitinius modelius (pavyzdžiui, LCAO-MO, kuriais aproksimuojama elektronų elgsena molekulėse) ir kompiuterinius bei skaitmeninius modeliavimus.

Chemijos teoretikai kuria teorinius modelius. Tuomet jie randa dalykus, kuriuos chemikai eksperimentatoriai gali išmatuoti remdamiesi šiais modeliais. Tai padeda chemikams ieškoti duomenų, galinčių įrodyti, kad modelis nėra teisingas. Duomenys padeda pasirinkti vieną iš kelių skirtingų arba priešingų modelių.

Teoretikai taip pat stengiasi sukurti arba pakeisti modelius, kad jie atitiktų bet kokius naujus duomenis, Jei duomenys neatitinka modelio, chemikai stengiasi kuo mažiau pakeisti modelį, kad jis atitiktų duomenis. Kai kuriais atvejais chemikai išmeta modelį, jei laikui bėgant netelpa daug duomenų.

Teorinėje chemijoje fizika naudojama cheminiams stebėjimams paaiškinti arba prognozuoti. Pastaraisiais metais daugiausia kalbama apie kvantinę chemiją (kvantinės mechanikos taikymą chemijos problemoms spręsti). Pagrindinės teorinės chemijos dalys yra elektroninė struktūra, dinamika ir statistinė mechanika.

Visos šios sritys naudojamos prognozuojant cheminį reaktyvumą. Kitos ne tokios svarbios mokslinių tyrimų sritys apima įvairių fazių tūrinės chemijos matematinį aprašymą. Chemikai teoretikai nori paaiškinti cheminę kinetiką (molekulių jungimosi kelią).

Daugelį šių darbų mokslininkai vadina skaičiavimo chemija. Skaičiavimo chemija paprastai naudoja teorinę chemiją sprendžiant pramonines ir praktines problemas. Skaičiavimo chemijos pavyzdžiai - tai projektai, skirti aproksimuoti cheminius matavimus, pavyzdžiui, tam tikrų tipų posthartrio-Foko, tankio funkcinės teorijos, pusiau empiriniai metodai (pavyzdžiui, PM3) arba jėgų lauko metodai. Kai kurie chemijos teoretikai naudoja statistinę mechaniką, kad sukurtų ryšį tarp mikroskopinių kvantinio pasaulio reiškinių ir makroskopinių tūrinių sistemų savybių.

Pagrindinės teorinės chemijos sritys

Kvantinė chemija

Kvantinės mechanikos taikymas chemijoje

Kompiuterinė chemija

Kompiuterinių kodų taikymas chemijoje

Molekulinis modeliavimas

Molekulinių struktūrų modeliavimo metodai nebūtinai remiantis kvantine mechanika. Pavyzdžiai: molekulinis dokavimas, baltymų ir baltymų dokavimas, vaistų projektavimas, kombinatorinė chemija.

Molekulinė dinamika

Klasikinės mechanikos taikymas atomų ir molekulių junginio branduolių judėjimui modeliuoti.

Molekulinė mechanika

Vidinės ir tarpmolekulinės sąveikos potencinės energijos paviršių modeliavimas taikant sąveikos jėgų sumą.

Matematinė chemija

Molekulinės struktūros aptarimas ir prognozavimas matematiniais metodais, nebūtinai remiantis kvantine mechanika.

Teorinė cheminė kinetika

Teorinis dinaminių sistemų, susijusių su reaktyviosiomis cheminėmis medžiagomis, ir jų atitinkamų diferencialinių lygčių tyrimas.

Cheminformatika (dar vadinama chemoinformatika)

Kompiuterinių ir informacinių metodų, taikomų įvairioms chemijos srities problemoms spręsti, naudojimas.

Susiję puslapiai

Istoriškai mokslininkai teorinę chemiją naudoja teorinei chemijai tirti:

• Atomų fizika: elektronai ir atomo branduoliai.
• Molekulinė fizika: elektronai, supantys molekulių branduolius, ir branduolių judėjimas. Šis terminas paprastai reiškia molekulių, sudarytų iš kelių atomų dujų fazėje, tyrimą. Tačiau kai kurie mano, kad molekulinė fizika taip pat yra cheminių medžiagų tūrinių savybių tyrimas molekulėmis.
• Fizikinė chemija ir cheminė fizika: fizikinių metodų, tokių kaip lazeriniai metodai, skenuojantis tunelinis mikroskopas ir kt., naudojimas. Formaliai abi sritys skiriasi tuo, kad fizikinė chemija yra chemijos šaka, o chemijos fizika - fizikos šaka. Tai nėra aiškus skirtumas.
• Daugelio kūnų teorija: efektai, pasireiškiantys sistemose, turinčiose daug sudedamųjų dalių. Ji grindžiama kvantine fizika - daugiausia antrojo kvantavimo formalizmu - ir kvantine elektrodinamika.