Química teórica

A química teórica tenta explicar os dados dos experimentos de química. Ela usa matemática e computadores. A química teórica prevê o que acontece quando os átomos se combinam para formar moléculas. Ela também prevê as propriedades químicas (características) das moléculas. Uma parte importante da química teórica é a química quântica. Isto é usando a mecânica quântica para entender a valência (o número de ligações formadas por um átomo de um elemento). Outras partes importantes incluem a dinâmica molecular, termodinâmica estatística e teorias de soluções eletrolíticas, redes de reação, polimerização e catálise.

Visão geral

Os químicos teóricos utilizam uma ampla gama de ferramentas. Estas ferramentas incluem modelos analíticos (por exemplo, LCAO-MOs para aproximar os comportamentos dos elétrons nas moléculas) e simulações computacionais e numéricas.

Os teóricos da química criam modelos teóricos. Depois, eles encontram coisas que os químicos experimentais podem medir a partir desses modelos. Isto ajuda os químicos a procurar dados que podem provar que um modelo não é verdadeiro. Os dados ajudam a escolher entre vários modelos diferentes ou opostos.

Os teóricos também tentam gerar ou modificar modelos para se adequarem a quaisquer novos dados, Se os dados não se adequarem ao modelo, os químicos tentam fazer a menor mudança no modelo para se adequar aos dados. Em alguns casos, os químicos jogam fora um modelo se muitos dados não se ajustarem, com o tempo.

A química teórica utiliza a física para explicar ou prever as observações químicas. Nos últimos anos, trata-se principalmente da química quântica (a aplicação da mecânica quântica a problemas em química). As principais partes da química teórica são a estrutura eletrônica, a dinâmica e a mecânica estatística.

Todas essas áreas são utilizadas no processo de previsão de reatividades químicas. Outras áreas de pesquisa menos centrais incluem a descrição matemática da química a granel em várias fases. Os químicos teóricos querem explicar a cinética química (o caminho que as moléculas combinam).

Os cientistas chamam muito deste trabalho de "química computacional". A química computacional geralmente utiliza a química teórica para trabalhar problemas industriais e práticos. Exemplos de química computacional são projetos para aproximar medidas químicas como certos tipos de pós Hartree-Fock, Teoria Funcional da Densidade, métodos semi-empíricos (como PM3) ou métodos de campo de força. Alguns teóricos químicos usam a mecânica estatística para criar uma ligação entre os fenômenos microscópicos do mundo quântico e as propriedades macroscópicas de massa dos sistemas.

Principais áreas da química teórica

Química quântica

A aplicação da mecânica quântica à química

Química computacional

A aplicação de códigos de computador à química

Modelagem molecular

Métodos para modelagem de estruturas moleculares sem necessariamente se referir à mecânica quântica. Exemplos são a doca molecular, a doca protéica, o projeto de drogas, a química combinatória.

Dinâmicas moleculares

Aplicação da mecânica clássica para simular o movimento dos núcleos de um conjunto de átomos e moléculas.

Mecânica Molecular

Modelagem das superfícies energéticas potenciais de interação intra e intermolecular através de uma soma de forças de interação.

Química Matemática

Discussão e previsão da estrutura molecular usando métodos matemáticos sem necessariamente se referir à mecânica quântica.

Cinética química teórica

Estudo teórico dos sistemas dinâmicos associados a produtos químicos reativos e suas equações diferenciais correspondentes.

Quimiinformática (também conhecida como quimiinformática)

O uso de técnicas informáticas e informativas, aplicadas a uma série de problemas no campo da química.

Páginas relacionadas

Historicamente, os pesquisadores utilizam a química teórica para estudar:

  • Física atômica: elétrons e núcleos atômicos.
  • Física molecular: os elétrons que envolvem os núcleos moleculares e de movimento dos núcleos. Este termo geralmente se refere ao estudo de moléculas feitas de alguns átomos na fase gasosa. Mas alguns consideram que a física molecular é também o estudo das propriedades de massa de produtos químicos em termos de moléculas.
  • Físico-química e física química: utilizando métodos físicos como técnicas de laser, microscópio de varredura em túneis, etc. A distinção formal entre os dois campos é que a físico-química é um ramo da química enquanto a física química é um ramo da física. Isto não é uma diferença clara.
  • Teoria de muitos corpos: os efeitos que aparecem em sistemas com grande número de constituintes. Ela se baseia na física quântica - principalmente no formalismo de segunda quantificação - e na eletrodinâmicaquântica.

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