Teoria ĥemio

Teoria ĥemio
studfako de ĥemio
ĥemio

Teoria ĥemio koncernas la uzadon de fiziko por klarigi aŭ antaŭvidi ĥemiajn fenomenojn. En la lastaj jaroj, ĝi konsistis ĉefe el kvantuma ĥemio, tio estas la aplikado de kvantuma mekaniko al problemoj en ĥemio. Oni povas dividi teorian ĥemion en elektronika strukturon, dinamikon, kaj statistikan mekanikon. Solvante la problemon antaŭvidi ĥemian reakciemon, oni eble diversgrade uzas ĉiujn tri. Aliaj terenoj de esplorado en teoria ĥemio inkluzivas la matematikan karakterizadon de amasa ĥemio en diversaj fazoj, (ekzemple, la studado de ĥemia kinetiko) kaj la studado de aplikado de lastatempaj metodoj al la bazaj studterenoj (ekzemple la ebla aplikado de principoj de topologio al la elektrona strukturo.) Tiu lasta studtereno iam nomiĝas matematika ĥemio.

Multo tia estas klasifikebla kiel komputika ĥemio, kvankam komputika ĥemio kutime rilatas al aplikado de teoria ĥemio en aplika situacio, kutime kun ia alproksimumo, ekzemple ia tipo de post Hartree-Fock, teorio pri densecofunkcioj, duonempiriaj metodoj (ekzemple PM3 aŭ fortkampaj metodoj. Iuj ĥemiteoriistoj utiligas statistikan mekanikon por ligi inter la mikroskopaj fenomenoj de la kvantuma mondo kaj la makroskopaj amasaj atributoj de sistemoj.

Teoriaj metodoj por ĥemiaj problemoj komenciĝis en la plej fruaj tagoj sed antaŭ la elpenso de la ekvacio de Schrödinger fare de la aŭstra fizikisto Erwin Schrödinger, la uzeblaj teknikoj estis iom krudaj kaj spekulativaj. Nuntempe, multe pli disvolvitaj teoriaj aliroj, bazitaj sur kvantumkampa teorio kaj teorio pri neekvilibraj verda funkcio estas laŭmodaj.

Branĉoj de teoria ĥemio

Kvantuma ĥemio

apliko de kvantuma mekaniko al ĥemio.

Komputika ĥemio

apliko de komputila programo al ĥemio.

Molekula modelo

metodoj por modeli molekulajn strukturojn sen necese referi al kvantuma mekaniko. Ekzemploj estas molekula dokado, protein-protenina dokado, konstrukcii drogojn, kombinatorika ĥemio.

Molekula dinamiko

apliko de klasika mekaniko por simuli la movadon de la nukleoj de kunmetaĵo de atomoj kaj molekuloj.

Molekula mekaniko

modeli la intra- kaj inter-molekulaj interagoj surfacoj de potenca energio per sumo de fortoj.

Matematika ĥemio

diskuti kaj antaŭvidi la molekulan strukturon per matematikaj metodoj sen necese referi al kvantuma mekaniko.

Teoria ĥemia kinetiko

teoria studado de la dinamikaj sistemoj rilataj al reakciemaj ĥemiaĵoj kaj iliaj rilataj diferencialaj ekvacioj.

Proksime parencaj fakoj

Historie, la ĉefa tereno apliki teorian ĥemion estis en la jenaj kampoj de esplorado:

• Atoma fiziko: la fako pri elektronoj kaj atomaj nukleoj.
• Molekula fiziko: la fako pri la elektronoj ĉirkaŭ la molekulaj nukleoj kaj pri movado de la nukleoj. Kutime la studado de molekuloj faritaj el malmultaj atomoj en la gasa fazo. Sed iuj konsideras ke molekula fiziko ankaŭ estas la studado de amasaj atributoj de ĥemiaĵoj rilate al molekuloj.
• Fizika ĥemio kaj ĥemia fiziko: studi ĥemion per fizikaj metodoj, ekzemple laseraj metodoj, skana tunela mikroskopio, ktp. La formala distingo inter la du kampoj estas ke fizika ĥemio estas branĉo de ĥemio dum ĥemia fiziko estas branĉo de fiziko. Praktike tiu distingo estas nebula.
• Plurkorpa teorio: la fako pri la efikoj kiuj aperas en sistemoj kun grandaj nombroj da partoj. Ĝi estas bazita sur kvantuma fiziko - pleje la formalismo dua kvantumigo kaj kvantuma elektrodinamiko.

Tial la fako teoria ĥemio foje ŝajnas esti branĉo de tiuj kampoj. Tamen lastatempe, kun la apero de la teorio pri densecfunkcioj kaj aliaj metodoj, ekzemple molekula mekaniko, la amplekso de aplikado etendiĝis al ĥemiaj sistemoj kiuj rilatas al aliaj kampoj de ĥemio kaj fiziko, ekzemple bioĥemio, fiziko de kondensitaj fazoj, nanoteknologio aŭ molekula biologio.

Bibliografio

• Attila Szabo kaj Neil S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory, Dover Publications; New Ed edition (1996) ISBN 0486691861, ISBN 978-0486691862