Was ist die Computerchemie?

Die Computerchemie verwendet Mathematik und Computer, um chemische Probleme zu lösen.Durch die Verwendung von Computersoftware können Chemiker experimentelle Ergebnisse simulieren und Eigenschaften von Substanzen finden.Das Gebiet der Computerchemie hilft dabei, Dinge zu untersuchen, die aufgrund der winzigen Natur von Molekülen, Atomen und Nanopartikeln ansonsten schwierig oder kostspielig sind.Ein Großteil des Feldes basiert auf der Schrodinger -Gleichung, die Atome und Moleküle mithilfe der Mathematik modelliert.Ab initio, semi-empirische und molekulare Mechanik sind Methoden der Computerchemie, die häufig zur Analyse molekularer Strukturen verwendet werden.

Der Prozess der Computerchemie beginnt mit der Betrachtung einer Theorie wie der elektronischen Strukturtheorie.Dies hilft, die Bewegung der Elektronen innerhalb eines Moleküls zu bestimmen.An diesem Punkt kann unter Verwendung mathematischer Gleichungen ein Basissatz anhand der Berechnungen bestimmt werden.Diese Informationen können in Computersoftware eingegeben werden, um Dinge wie die Wellenfunktion zu beschreiben, mit denen Modelle anderer physikalischer Eigenschaften des Moleküls erstellt werden können.Chemiker können ein Modell der Orbitale des Moleküls sehen, experimentelle Strukturen vorherzusagen und die Energie des Moleküls zu betrachten.

Die Verwendung von Ab initio ermöglicht es Chemikern, die physikalischen Eigenschaften einer Substanz zu untersuchen und die Schrodinger -Gleichung zu verwenden, um physikalische Eigenschaften von Molekülen herauszufinden.Dies schließt Dinge wie die Geometrie von Molekülen, das Dipolmoment und die Energie einer Reaktion ein.Schwingungsfrequenzen, die Reaktionsgeschwindigkeit und freie Energie können auch mit Ab initio gefunden werden.Da diese physikalischen Eigenschaften extrem schwer zu lösen sind, ist es für Computerchemiker erforderlich, sie so zu vereinfachen, dass die physikalischen Eigenschaften gefunden werden und immer noch genau sind.

Molekulare Mechanik ist eine Methode der Computerchemie, die in Biochemie -Experimenten und -anwendungen verwendet wird.Diese Methode kann für größere Strukturen wie Enzyme verwendet werden und stützt sich auf traditionelle Physik, kann jedoch nicht die elektronischen Eigenschaften in Substanzen berechnen.Das Gebiet der Computerchemie ändert sich ständig, wenn sich technologische Fortschritte und neue Theorien entwickeln.

Diese Techniken ermöglichen es Chemikern, Strukturen zu untersuchen, die aufgrund ihrer extrem geringen Größe fast unmöglich zu betrachten sind.Nanopartikel, die kleiner als Atome sind, können für Anwendungen wie Elektronik, Sprengstoff und Medizin modelliert werden.Da ein Großteil der Computerchemie auf der Modellierung bekannter Eigenschaften basiert, gibt es in diesen Experimenten Raum für Fehler.Aus diesem Grund sind fortgeschrittene Schulungen und Kenntnisse in Chemie und Forschung erforderlich, um in der Computerchemie zu arbeiten.