Hva er datakjemi?

Beregningskjemi bruker matematikk og datamaskiner for å løse kjemiske problemer. Ved å bruke dataprogramvare kan kjemikere simulere eksperimentelle resultater og finne egenskaper til stoffer. Feltet for beregningskjemi hjelper til med å utforske ting som ellers ville være vanskelig eller kostbart å finne på grunn av den ørsmå naturen til molekyler, atomer og nanopartikler. Mye av feltet er basert på Schrodinger-ligningen, som modellerer atomer og molekyler ved bruk av matematikk. Ab initio, semi-empirisk og molekylær mekanikk er metoder for beregningskjemi som ofte brukes til å analysere molekylstrukturer.

Beregnings-kjemiprosessen begynner med å se på en teori, for eksempel Electronic Structure Theory. Dette bidrar til å bestemme bevegelsen til elektronene i et molekyl. På dette punktet, ved bruk av matematiske ligninger, kan et basissett bestemmes basert på beregningene. Denne informasjonen kan føres inn i programvare for å beskrive ting som bølgefunksjonen, som kan brukes til å lage modeller av andre fysiske egenskaper ved molekylet. Kjemikere kan se en modell av molekylets orbitaler, begynne å forutsi eksperimentelle strukturer og se på molekylets energi.

Ved å bruke ab initio kan kjemikere se på de fysiske egenskapene til et stoff og bruke Schrodinger-ligningen for å finne ut de fysiske egenskapene til molekyler. Dette inkluderer slike ting som molekylers geometri, dipolmomentet og reaksjonens energi. Vibrasjonsfrekvenser, reaksjonshastighet og fri energi kan også bli funnet ved bruk av ab initio. Siden disse fysiske egenskapene er ekstremt vanskelige å løse, er det nødvendig for beregningskjemikere å forenkle dem nok til at de fysiske egenskapene kan bli funnet og fremdeles være nøyaktige.

Molekylær mekanikk er en metode for beregningskjemi som brukes i biokjemiforsøk og applikasjoner. Denne metoden kan brukes til større strukturer som enzymer og er avhengig av tradisjonell fysikk, men er ikke i stand til å beregne elektroniske egenskaper i stoffer. Feltet for regnekjemi endres stadig etter hvert som teknologien utvikler seg og nye teorier utvikles.

Disse teknikkene lar kjemikere undersøke strukturer som ville være nesten umulige å se på ellers på grunn av deres ekstremt små størrelse. Nanopartikler, som er mindre enn atomer, kan modelleres for bruk i applikasjoner som elektronikk, eksplosiver og medisin. Siden mye av beregningskjemi er basert på modellering av kjente egenskaper, er det rom for feil i disse eksperimentene. Dette er grunnen til avansert opplæring og kunnskap innen kjemi og forskning er nødvendig for å jobbe i datakjemi.