이론화학
Theoretical chemistry |
이론 화학은 현대 화학의 이론적 무기고의 일부인 이론적인 일반화를 발전시키는 화학의 한 분야이다: 예를 들어, 화학 결합, 화학 반응, 원자가, 위치 에너지의 표면, 분자 궤도, 궤도 상호작용, 그리고 분자 활성화의 개념.
개요
이론 화학은 화학의 모든 분야에 공통되는 원리와 개념을 통합한다.이론 화학의 틀 안에서, 화학 법칙, 원리 및 규칙, 그 정교함과 상세함, 계층 구조의 체계화가 있다.이론 화학에서 중심적인 위치는 분자 시스템의 구조와 성질의 상호 연결성에 대한 교리에 의해 점유된다.그것은 화학 시스템의 구조와 역학을 설명하고 그들의 열역학 및 운동학적 특성을 상호 연관시키고, 이해하며, 예측하기 위해 수학적이고 물리적인 방법을 사용합니다.가장 일반적인 의미에서, 그것은 이론 물리학의 방법에 의한 화학 현상에 대한 설명입니다.이론 물리학과 대조적으로, 화학 시스템의 높은 복잡성과 관련하여, 이론 화학은 근사적인 수학적 방법 외에, 종종 반경험적이고 경험적인 방법을 사용한다.
최근 몇 년 동안, 그것은 주로 양자 화학, 즉 화학 문제에 양자 역학을 적용하는 것으로 구성되었습니다.다른 주요 구성 요소로는 분자 역학, 통계 열역학 및 전해액 이론, 반응망, 중합, 촉매 작용, 분자 자기 및 분광학 등이 있습니다.
현대 이론 화학은 크게 화학 구조 연구와 화학 역학 연구로 나눌 수 있다.전자는 전자 구조, 전위 에너지 표면 및 힘장, 진동 회전 운동, 응축 위상 시스템과 매크로 분자의 평형 특성 연구를 포함한다.화학역학에는 양분자 역학과 반응 및 에너지 전달의 충돌 이론, 단분자 속도 이론 및 준안정 상태, 응축상 및 고분자 역학의 측면이 포함됩니다.
이론 화학 분야
- 양자 화학
- 양자역학 또는 기본적인 상호작용을 화학 및 물리화학 문제에 적용하는 것.분광 특성과 자기 특성은 가장 자주 모델링된다.
- 계산화학
- Hartree와 같은 근사 체계를 포함하는 화학에 대한 과학적 컴퓨팅의 응용 -폭스, 포스트 하트리-Fock, 밀도 함수 이론, 반경험적 방법(예: PM3) 또는 힘장 방법.분자 형상은 가장 자주 예측되는 특성이다.컴퓨터는 또한 진동 스펙트럼과 진동자 결합을 예측할 수 있을 뿐만 아니라 적외선 데이터를 수집하여 주파수 정보로 푸리에 변환합니다.예측된 진동과의 비교는 예측된 모양을 지원합니다.
- 분자 모델링
- 양자역학을 반드시 참조하지 않고 분자구조를 모델링하는 방법.예를 들어 분자 도킹, 단백질-단백질 도킹, 약물 설계, 조합 화학 등이 있습니다.형태와 전위의 적합성이 이 그래픽 접근법의 원동력입니다.
- 분자역학
- 원자와 분자 집합의 핵 움직임을 시뮬레이션하기 위한 고전 역학의 응용.앙상블 내 분자의 재배열은 반데르발스 힘에 의해 제어되고 온도에 의해 촉진됩니다.
- 분자역학
- 전위를 통한 분자 내 및 분자 간 상호작용 전위 에너지 표면의 모델링.후자는 보통 ab initio 계산에서 파라미터화 됩니다.
- 수리 화학
- 양자역학을 굳이 언급하지 않고 수학적 방법을 사용하여 분자구조를 논의하고 예측하는 것.위상학은 연구자들이 군집과 같은 유연한 유한 크기 물체의 특성을 예측할 수 있게 해주는 수학의 한 분야이다.
- 이론 화학 동역학
- 반응성 화학 물질, 활성 복합체 및 해당 미분 방정식과 관련된 동적 시스템에 대한 이론적 연구.
- 화학정보학(화학정보학이라고도 함)
- 화학 분야의 문제를 해결하기 위해 작물 정보에 적용되는 컴퓨터 및 정보 기술 사용:
- 화학 공학
- 화학을 산업 공정에 적용하여 연구개발을 수행하는 것.이를 통해 신규 및 기존 제품 및 제조 공정을 개발하고 개선할 수 있습니다.
역사적으로 이론 화학의 주요 응용 분야는 다음과 같은 연구 분야였다.
- 원자 물리학:전자와 원자핵을 다루는 학문.
- 분자 물리학:분자핵을 둘러싼 전자의 규칙과 원자핵의 움직임.이 용어는 보통 기체상의 몇 개의 원자로 이루어진 분자에 대한 연구를 말한다.하지만 어떤 사람들은 분자 물리학이 분자의 관점에서 화학 물질의 부피 성질을 연구하는 학문이라고 생각한다.
- 물리화학 및 화학물리학:레이저 기술, 주사 터널링 현미경 등 물리적인 방법으로 화학을 조사한다.두 분야 사이의 공식적인 차이는 물리 화학이 화학의 한 분야인 반면 화학 물리학은 물리학의 한 분야라는 것입니다.실제로 이 구별은 꽤 모호하다.
- 다체 이론:구성 요소가 많은 시스템에서 나타나는 효과를 연구하는 분야입니다.양자물리학(주로 제2의 양자화 형식주의)과 양자전기역학에 기초하고 있습니다.
따라서 이론 화학이 연구의 한 분야로 부상했다.밀도 함수 이론과 분자 역학과 같은 다른 방법들의 증가로, 적용 범위는 생화학, 응축 물질 물리학, 나노 기술 또는 분자 생물학을 포함한 화학 및 물리학의 다른 분야와 관련된 화학 시스템으로 확장되었습니다.
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참고 문헌
- 아틸라 사보와 닐 S.Ostlund, 현대 양자 화학: 첨단 전자구조이론 입문, 도버 출판물; 신판(1996년) ISBN0-486-69186-1, ISBN978-0-486-69186-2
- Robert G. Parr와 Weitao Yang, 원자 및 분자의 밀도 함수 이론, 옥스포드 과학 출판물, 1989년 초판, ISBN 0-19-504279-4, ISBN 0-19-509276-7
- D. J. 타노르, V. 카자코프, V.오를로프, 광화학 분기의 제어: 시간 의존 양자 분자 역학에서 최적의 펄스와 글로벌 상한을 찾는 새로운 절차, J. Broeckhove와 L. Lathouwers, ed., 347-360 (Plenum, 1992년)
