O que é química computacional?
A química computacional utiliza matemática e computadores para resolver problemas químicos. Ao utilizar o software, os químicos podem simular resultados experimentais e encontrar propriedades das substâncias. O campo da química computacional ajuda a explorar coisas que, de outra forma, seriam difíceis ou caras de encontrar devido à pequena natureza de moléculas, átomos e nanopartículas. Grande parte do campo é baseada na equação de Schrodinger, que modela átomos e moléculas usando a matemática. A mecânica ab initio, semi-empírica e molecular são métodos de química computacional frequentemente usados para analisar estruturas moleculares.
O processo de química computacional começa com uma teoria, como a Teoria da Estrutura Eletrônica. Isso ajuda a determinar o movimento dos elétrons dentro de uma molécula. Nesse ponto, usando equações matemáticas, um conjunto de bases pode ser determinado com base nos cálculos. Essas informações podem ser inseridas no software do computador para descrever coisas como a função de onda, que pode ser usada para criar modelos de outras características físicas da molécula. Os químicos podem ver um modelo dos orbitais da molécula, começar a prever estruturas experimentais e observar a energia da molécula.
O uso de ab initio permite que os químicos examinem as propriedades físicas de uma substância e usem a equação de Schrodinger para descobrir as características físicas das moléculas. Isso inclui coisas como a geometria das moléculas, o momento dipolar e a energia de uma reação. Frequências vibracionais, taxa de reação e energia livre também podem ser encontradas usando ab initio. Como essas características físicas são extremamente difíceis de resolver, é necessário que os químicos computacionais as simplifiquem o suficiente para que as características físicas possam ser encontradas e ainda serem precisas.
A mecânica molecular é um método de química computacional usado em experimentos e aplicações em bioquímica. Este método pode ser usado para estruturas maiores, como enzimas e depende da física tradicional, mas não é capaz de calcular propriedades eletrônicas em substâncias. O campo da química computacional está mudando constantemente à medida que a tecnologia avança e novas teorias são desenvolvidas.
Essas técnicas permitem que os químicos examinem estruturas que seriam quase impossíveis de olhar, devido ao seu tamanho extremamente pequeno. Nanopartículas, que são menores que átomos, podem ser modeladas para uso em aplicações como eletrônica, explosivos e medicamentos. Como grande parte da química computacional é baseada na modelagem de propriedades conhecidas, há espaço para erro nessas experiências. É por isso que treinamento e conhecimentos avançados em química e pesquisa são necessários para trabalhar em química computacional.