شیمی محاسباتی
مقدمه
در این شاخه از علم شیمی برای حل مسائل شیمیایی از یکسری الگوهای مولکولی و یا روش های محاسباتی استفاده می شود. این روش ها به صورت خیلی گسترده به قدرت و امکانات کامپیوتری وابسته می باشند. از این رو با پیشرف تهایی که در علوم کامپیوتری صورت گرفته برنامه های مربوط به روش های محاسباتی خیلی سریع گسترش پیدا کرده اند. استفاده از شیمی محاسباتی می تواند در موارد زیادی مؤثر باشد، از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود:
ـ ارتباط ویژه ای بین ساختارهای شیمیایی و خواص شیمیایی می تواند ایجاد کند.
ـ نتایج محاسباتی در سنتز ترکیبات می توانند مؤثر باشند.
ـ روش های محاسباتی و نتایج حاصل از آن می تواند مولکول هایی را طراحی کند که با سایر مولکول ها به گونه ای خاص برهم کنش داشته باشد (طراحی دارویی).
از جمله پیش بینی هایی که این روش های محاسباتی برای مولکو لها و واکنشهای شیمیایی مربوط ارائه می دهند، میتوان به واکنش پذیری مولکول ها، گشتاورهای چندقطبی، انرژی های برهم کنش، اثرات استخلافی، توزیع بار در مولکول ها، انرژی یونش، انرژی الکترون خواهی، گرمای تشکیل واکنش، انرژی فعالسازی، انرژی ها و ساختارهای مولکولی (پایداری گرماشیمیایی)، مسیرهای سینیتکی واکنش ها، ارائه سازوکار واکنش ها، فرکانس های ارتعاشی (طیف های IR و رامان)، انتقالات الکترونی (طیف های UV)، اثرات جابه جایی مغناطیسی (طیف های NMR) اشاره کرد.
روش های شیمیایی محاسباتی می توانند برای مسائل فیزیک حالت جامد نیز استفاده شوند. ساختارهای الکتریکی یک بلور اصولاً توسط ساختارهای پیوندی توصیف می شود که انرژی اوربیتال های الکترونی را برای هر نقطه در قسمت بریلوینمشخص می کند. محاسبات نظری در زمینه انرژی اوربیتالی می توانند جهت انجام محاسبات ساختار پیوندی به کار برده شوند. محاسبات ساختار پیوندی برای سیستم های بسیار پیچیده انجام شده است ولی هنوز برنامه های مربوط به این محاسبات به حد کافی سریع نیستند و انجام اینگونه محاسبات نیاز به وقت کافی دارد.
انرژی برای سیستمهای بزرگ با استفاده از مکانیک مولکولی تعیین میشود. روش های تعیین انرژی برای پیشگویی ساختارهای مولکولی عبارتند از:
ـ روش های مکانیک مولکولی
ـ روش های اصول اولیه ساختار الکترونی
ـ روش های نیمه تجربی
ـ روش های نظریه تابعی چگالی (Density functional theory)
روشهای مکانیک مولکولی
این روش ها با توجه به اینکه کاری با تابع موج و یا هامیلتونی الکترونی ندارند، روش های مکانیک کوانتومی واقعی نیستند. روش های مکانیک مولکولی کاملاً تجربی هستند و قادرند مولکول های بسیار بزرگ آلی و آلی فلزی (تا چند هزار اتم) را مورد بررسی قرار دهند. برای تعیین آرایش های هندسی پایدار مولکولهای بزرگی که از واحدهای شیمیایی معمولی نظیر پیوندهای C-C، C-H،C-O و غیره تشکیل شده اند، روش های نیمه تجربی به طور معمول کاملاً قابل اعتماد و......
فهرست مطالب
مجموعه های پایه شکافته ـ ظرفیتی..
شیمی محاسباتی - روش های مکانیک کوانتومی - توابع پایه - مجموعه پایه - نظریه تابعی چگالی
