Kimia teori

Kimia teori bertujuan untuk memberi penjelasan kepada pemerhatian kimia dan fizikal terhadap molekul. Teori kimia termasuk dasar hukum fizik: Hukum Coulumb, tenaga kinetik, tenaga keupayaan, teorem virial, Hukum Planck, Prinsip Pengecualian Pauli dan banyak lagi untuk menjelaskan dan meramalkan fenomena kimia.

Dalam usaha untuk menjelaskan pemerhatian, kita harus memilih "tahap teori yang sesuai". Sebagai contoh, beberapa kaedah teori (DFT) mungkin tidak sesuai untuk menyelesaikan gandingan magnet atau sifat peralihan elektron. Sebaliknya, ada laporan seperti Interaksi Konfigurasi Berbilang Rujukan (MRCI), yang menjelaskan fenomena yang diperhatikan melalui interaksi asas secara tepat dan benar-benar.

Komponen utama termasuk kimia kuantum, permohonan kuantum mekanik untuk memahami valens, dinamik molekul, statistik termodinamik dan teori larutan elektrolit, rangkaian tindak balas, pempolimeran, pemangkinan, kemagnetan molekul dan spektroskopi.

Cabangan teori kimia

Kimia kuantum

Aplikasi mekanik kuantum atau interaksi asas kimia dan masalah fizikokimia. Spektroskopi dan sifat magnet adalah di antara yang paling kerap dimodelkan.

Kimia pengkomputeran

Penerapan kod komputer dengan kimia, melibatkan anggaran skim seperti Hartree–Fock, post-Hartree–Fock, teori fungsi ketumpatan, kaedah semiempirik (seperti PM3) atau kaedah medan daya. Bentuk molekul adalah sifat yang paling kerap diramalkan. Komputer bukan sahaja boleh juga meramalkan getaran spectra dan gandingan vibronik, tetapi juga memperoleh dan Fourier mengubah Infra-merah Data ke maklumat frekuensi. Perbandingan dengan ramalan getaran menyokong bentuk yang diramalkan.

Pemodelan molekul

Kaedah untuk model struktur molekul tanpa. semestinya merujuk kepada kuantum mekanik. Contoh molekul dok, protein-protein dok, dadah bentuk, kombinasi kimia. Pemasangan bentuk dan potensi elektrik adalah faktor yang mendorong dalam pendekatan grafik ini.

Dinamik molekul

Penerapan mekanik klasik untuk simulasi pergerakan nukleus dalam himpunan atom dan molekul. Penyusunan semula molekul dalam ensembel adalah dikawal oleh Van der Waals dan dinaikkan oleh suhu.

Mekanik molekul

Pemodelan interaksi permukaan tenaga keupayaan dalam dan antara molekul melalui keupayaan. Yang kemudian biasanya diparameterkan daripada pengiraan ab initio.

Kimia matematik

Perbincangan dan ramalan struktur molekul menggunakan kaedah matematik tanpa semestinya merujuk kepada kuantum mekanik. Topologi adalah cabang matematik yang membolehkan seseorang meramalkan sifat-sifat keanjalan jasad bersaiz terbatas seperti gugusan.

Teori kinetik kimia

Kajian teori sistem dinamik berkaitan dengan bahan kimia reaktif, kompleks yang diaktifkan dan persamaan perbezaan yang sepadan.

Informatik kimia (juga dikenal sebagai informatik kimo)

Penggunaan komputer dan teknik maklumat, digunakan untuk memangkas maklumat untuk menyelesaikan masalah dalam bidang kimia.

Disiplin yang dikait rapat

Dari segi sejarah, di bawah merupakan bidang-bidang penyelidikan yang mempunyai bidang utama aplikasi teori kimia :

• Fizik atom: Disiplin dalam urusan dengan elektron dan nukleus atom.
• Fizik molekul: Disiplin elektron yang mengelilingi nukleus molekul dan pergerakan dlam nukleus. Istilah ini biasanya merujuk kepada kajian molekul-molekul yang diperbuat daripada beberapa atom di fasa gas. Tetapi ada yang menganggap bahawa fizik molekul juga adalah kajian terhadap sifat-sifat pukal bahan kimia dari segi molekul.
• Kimia fizik dan fizik kimia: Kimia dikaji melalui kaedah fizik seperti teknik laser, mikroskop imbasan terowong, dan lain-lain. Perbezaan rasmi antara kedua-dua bidang adalah kimia fizik adalah cabang kimia manakala fizik kimia adalah cabang fizik. Dalam amalan, perbezaan ini agak kabur.
• Teori banyak jasad: Disiplin kajian dalam kesan-kesan yang muncul dalam sistem dengan jumlah besar unsur. Hal ini didasarkan kepada fizik kuantum – kebanyakannya kebanyakannya formalisme pengkuantuman kedua – dan elektrodinamik kuantum.

Disebabkan itu, teori kimia telah muncul sebagai satu cabang penyelidikan. Dengan kebangkitan teori fungsi ketumpatan dan kaedah lain seperti molekul mekanik, kepelbagaian aplikasi telah dilanjutkan kepada sistem kimia yang berkaitan dengan lain-lain bidang kimia dan fizik, termasuk biokimia, fizik jirim termampat, nanoteknologi atau biologi molekul.

Bibliografi

• Attila Szabo dan Neil S. Ostlund, Moden Kuantum Kimia: Pengenalan untuk Maju Elektronik Struktur Teori, Dover Penerbitan; Baru Ed edisi (1996) ISBN 0-486-69186-1, ISBN 978-0-486-69186-2
• Robert G. Parr dan Weitao Yang, Kepadatan-Berfungsi Teori Atom dan Molekul, Oxford Sains Penerbitan pertama diterbitkan pada tahun 1989; ISBN 0-19-504279-4, ISBN 0-19-509276-7
• D. J. Tannor, V. Kazakov dan V. Orlov, Kawalan Fotokimia Bercabang: Novel Prosedur untuk Mencari Maklumat Denyutan dan Global Batas Atas, di Masa Bergantung Kuantum Dinamik Molekul, J. Broeckhove dan L. Lathouwers, ed., 347-360 (Plenum, 1992)