¿Qué es la química computacional?
La química computacional utiliza matemáticas y computadoras para resolver problemas químicos. Al utilizar el software de computadora, los químicos pueden simular resultados experimentales y encontrar propiedades de las sustancias. El campo de la química computacional ayuda a explorar cosas que de otro modo serían difíciles o costosas de encontrar debido a la pequeña naturaleza de las moléculas, los átomos y las nanopartículas. Gran parte del campo se basa en la ecuación de Schrodinger, que modela átomos y moléculas utilizando matemáticas. La mecánica ab initio, semi-empírica y molecular son métodos de química computacional a menudo utilizados para analizar estructuras moleculares.
El proceso de química computacional comienza mirando una teoría, como la teoría de la estructura electrónica. Esto ayuda a determinar el movimiento de los electrones dentro de una molécula. En este punto, utilizando ecuaciones matemáticas, se puede determinar un conjunto de bases en función de los cálculos. Esta información se puede ingresar en software de computadora para describir cosas como laFunción de onda, que puede usarse para crear modelos de otras características físicas de la molécula. Los químicos pueden ver un modelo de orbitales de la molécula, comenzar a predecir estructuras experimentales y mirar la energía de la molécula.
El uso de ab initio permite a los químicos observar las propiedades físicas de una sustancia y usar la ecuación de Schrodinger para encontrar características físicas de las moléculas. Esto incluye cosas como la geometría de las moléculas, el momento dipolar y la energía de una reacción. Las frecuencias vibratorias, la velocidad de reacción y la energía libre también se pueden encontrar utilizando ab initio. Dado que estas características físicas son extremadamente difíciles de resolver, es necesario que los químicos computacionales los simplifiquen lo suficiente como para que se puedan encontrar las características físicas y aún sean precisas.
La mecánica molecular es un método de química computacional utilizada en bioquímica EXPerenes y aplicaciones. Este método se puede utilizar para estructuras más grandes, como enzimas y se basa en la física tradicional, pero no puede calcular las propiedades electrónicas en sustancias. El campo de la química computacional cambia constantemente a medida que avanza la tecnología y se desarrollan nuevas teorías.
Estas técnicas permiten a los químicos examinar estructuras que serían casi imposibles de ver lo contrario, debido a su tamaño extremadamente pequeño. Las nanopartículas, que son más pequeñas que los átomos, pueden modelarse para su uso en aplicaciones como electrónica, explosivos y medicina. Dado que gran parte de la química computacional se basa en el modelado de propiedades conocidas, hay espacio para el error en estos experimentos. Es por eso que la capacitación y el conocimiento avanzados en química e investigación son necesarios para trabajar en química computacional.