وبلاگ

یکی از پایه­­های فیزیک جدید مکانیک کوانتومی می­باشد. عبارت مکانیک کوانتومی اولین بار در سال 1924 توسط بورن مطرح شد [1]. مکانیک کوانتوم، توصیف صحیح از رفتار الکترون­ها می­باشد. از دیدگاه تئوری، در مکانیک کوانتومی هر خاصیت اتم منفرد یا مولکول دقیقا قابل پیش بینی می­باشد، اما عملا معادلات مکانیک کوانتومی برای هیچ سیستم شیمیایی به جز اتم هیدروژن به طور دقیق حل نشده است [2].

 

شیمی کوانتومی دانش کاربرد مکانیک کوانتوم در مسائل مربوط به شیمی می­باشد. به عنوان مثال در زمینه شیمی فیزیک از مکانیک کوانتوم در موارد زیر استفاده می­ شود :

 

*       محاسبه خواص ترمودینامیکی گازها( مانند انتروپی، ظرفیت گرمایی)

 

*       تفسیر طیف­های مولکولی، به منظور کمک به تعیین خواص مولکولی ( مانند طول، زوایای پیوندی و ممان­های دوقطبی)

 

*       بررسی و محاسبه خواص حالت­های گذار در واکنش­های شیمیایی، به منظور تخمین ثابت سرعت [3].

 

نگاهی به شیمی محاسباتی
با گذشت زمان نیاز به علوم کامپیوتری در جهان بیش­تر می­ شود. در زمینه علوم پایه، علوم کامپیوتری گام­های موثری برداشته و گواه این

 امر طراحی و تولید صدها نرم­افزار است، که با نرم افزارها، محاسبات راحت­تر انجام می­ شود.

 

شیمی محاسباتی[1] که به آن مدل سازی مولکولی[2] نیز می­گویند، تلاش می­نماید نتایج مرتبط با مسائل شیمیایی را با بهره گرفتن از کامپیوتر بدست آورد. سوال­هایی که به طور کلی به صورت محاسباتی مورد بررسی قرار می­گیرند، عبارتند از:

 

*       ساختار مولکولی (Molecular geometry  )

 

*       انرژی مولکول­ها وحالت­های گذار

 

*       فعالیت­های شیمیایی (Chemistry reactivity)

 

*       طیف­های  NMR, UV, IR

 

*       برهم کنش­های یک ماده با آنزیم و خصوصیات فیزیکی مواد [1].

 

1-  روش­های محاسباتی:

 

در شیمی محاسباتی روش­ها به دو دسته تقسیم می­شوند:

 

1-­­­ روش­ مبتنی بر مکانیک مولکولی[3] MMM

 

2-­ روش مبتنی بر ساختار الکترونی[4] ESM

 

در هر دو روش ذکر شده محاسبات پایه­ای یکسانی انجام می­گیرد:

 

1-­ محاسبات انرژی برای یک ساختار مولکولی خاص

 

2-­ انجام بهینه سازی ساختار هندسی که در کمینه سطح انرژی پتانسیل قرار می­گیرد.

 

3-­ محاسبه بسامدهای ارتعاشی که در اثر حرکات درونی مولکول­ها پدید می ­آید [4].