Från Rilpedia

Inom teoretisk kemi använder man sig av fysik för att förklara eller förutsäga kemiska fenomen. Under senare år har största fokuset legat på kvantkemi, det vill säga användandet av kvantmekanik för att lösa problem inom kemin. Teoretisk kemi kan grovt delas upp i områdena elektronstruktur, dynamik och statistisk mekanik. Dessa områden kan ingå i olika grad när man försöker att förutsäga kemisk reaktivitet.

Mycket av detta skulle kunna kategoriseras som beräkningskemi, även om beräkningskemi vanligen avser att man applicerar teoretisk kemi med en given metod, som nästan alltid innehåller en eller flera approximationer. Exempel på sådana metoder är vissa typer av post Hartree-Fock-metoder, densitetsfunktionalteori, semiempiriska metoder (till exempel PM3) eller kraftfältsmetoder. En del teoretiker applicerar också statistisk mekanik för att försöka brygga avståndet mellan mikroskopiska fenomen i den kvantfysiska världen med de makroskopiska egenskaperna hos den vanliga kemin, så som vi vanligen känner den.

Grenar inom teoretisk kemi

Kvantkemi

Tillämpning av kvantmekanik på kemin

Beräkningskemi

Tillämpning av datorprogram på kemin

Molekylär modellering

Metoder för att modellera molekylers struktur utan att nödvändigtvis referera till kvantmekanik. Exempel är molecular docking, protein-protein docking, läkemedelsdesign, kombinatorisk kemi.

Molekylär dynamik

Tillämpning av klassisk mekanik för att simulera kärnors rörelser hos en grupp av atomer och molekyler

Molekylär mekanik

Modellering av intra- och intermolekylära interaktioner potentialenergiytor via en summa av interagerande krafter.

Matematisk kemi

Diskussion och förutsägande av den molekylära strukturen utifrån användandet av matematiska metoder, utan att nödvändigtvis referera till kvantmekanik

Teoretisk kinetik

Det teoretiska studiet av dynamiska system baserade på reaktiva kemiska föreningar och dessas motsvarande differentialekvationer.

Närbesläktade discipliner

Historiskt har de huvudsakliga tillämpningsområdena inom teoretisk kemi varit inom följande forskningsområden:

• Atomfysik: Om elektroner och atomkärnor
• Molekylär fysik: Om elektronerna som omger atomkärnorna i molekyler, samt dessa atomkärnors rörelser. Oftast menar man med molekylär fysik studiet av molekyler med bara några få atomer, i gasfas. Men somliga räknar även in studiet av vanliga bulkegenskaper hos kemiska ämnen, uttryckt i form av enskilda molekyler.
• Fysikalisk kemi och kemisk fysik: Här undersöker man kemin med hjälp av fysikaliska metoder som lasertekniker, sveptunnelmikroskop med mera. Den formella distinktionen mellan de båda områdena är att fysikalisk kemi är en gren inom kemin medan kemisk fysik är en gren inom fysiken. I praktiken är denna uppdelning dock ganska vag.
• Flerkroppsteori: Studiet av effekterna som uppstår i system med ett stort antal beståndsdelar. Det baserar sig på kvantmekanik och kvantelektrodynamik.
• Systembiologi har en viss (om än något avlägsen) koppling till teoretisk kemi genom att den inbegriper skapandet av kvantitativa modeller för nätverk av enzymreaktioner i cellerna, vilka kräver någon typ av modell för de kemiska förloppen i dessa reaktioner.

Därför ses ibland området teoretisk kemi som en gren inom dessa forskningsfält. Icke desto mindre, med skapandet av densitetsfunktionalteorin och andra metoder som molekylär mekanik, har omfånget av tillämpningsområden utökats till kemiska system som är relevanta för andra områden inom kemin och fysiken som till exempel biokemi, kondenserade materiens fysik, nanoteknik och molekylärbiologi.

Externa länkar

• Cambridge University Centre for Computational Chemistry
• University of Groningen, Theoretical Chemistry Group
• Lunds Universitet, Gruppen för Teoretisk kemi
• Vrije Universiteit Amsterdam, Chemistry and Pharmaceutical Sciences
• VCCLAB: Virtual Computational Chemistry Laboratory
• NIST Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase