Teoria kemio

Teoria kemio koncernas la uzadon de fiziko por klarigi aŭ antaŭvidi kemiajn fenomenojn. En la lastaj jaroj, ĝi konsistis ĉefe el kvantuma kemio, tio estas la aplikado de kvantuma mekaniko al problemoj en kemio. Oni povas dividi teorian kemion en elektronika strukturon, dinamikon, kaj statistikan mekanikon. Solvante la problemon antaŭvidi kemian reakciemon, oni eble diversgrade uzas ĉiujn tri. Aliaj terenoj de esplorado en teoria kemio inkluzivas la matematikan karakterizadon de amasa kemio en diversaj fazoj, (ekzemple, la studado de kemia 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 kemio.

Multo tia estas klasifikebla kiel komputika kemio, kvankam komputika kemio kutime rilatas al aplikado de teoria kemio 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 kemiteoriistoj utiligas statistikan mekanikon por ligi inter la mikroskopaj fenomenoj de la kvantuma mondo kaj la makroskopaj amasaj atributoj de sistemoj.

Teoriaj metodoj por kemiaj 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 kemio

Kvantuma kemio

apliko de kvantuma mekaniko al kemio.

Komputika kemio

apliko de komputila programo al kemio.

Molekula modelo

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

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 kemio

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

Teoria kemia kinetiko

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

Proksime parencaj fakoj

Historie, la ĉefa tereno apliki teorian kemion 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 kemiaĵoj rilate al molekuloj.
• Fizika kemio kaj kemia fiziko: studi kemio n per fizikaj metodoj, ekzemple laseraj metodoj, skana tunela mikroskopio, ktp. La formala distingo inter la du kampoj estas ke fizika kemio estas branĉo de kemio dum kemia 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 kemio 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 kemiaj sistemoj kiuj rilatas al aliaj kampoj de kemio kaj fiziko, ekzemple biokemio, 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