La chimie computationnelle utilise les mathématiques et les ordinateurs pour résoudre des problèmes chimiques. En utilisant un logiciel informatique, les chimistes peuvent simuler les résultats expérimentaux et de trouver les propriétés des substances. Le domaine de la chimie computationnelle permet d'explorer des choses qui seraient autrement difficiles ou coûteux à trouver en raison de la nature infime de molécules, d'atomes et de nanoparticules. Une grande partie de la zone est basée sur l'équation de Schrödinger, qui modélise les atomes et les molécules à l'aide des mathématiques. Ab initio, semi-empirique, et la mécanique moléculaire sont des méthodes de chimie computationnelle souvent utilisés pour analyser les structures moléculaires.
Le processus de la chimie computationnelle commence par examiner une théorie, comme la théorie de la structure électronique. Cela permet de déterminer le mouvement des électrons dans une molécule. A ce point, en utilisant les équations mathématiques, un ensemble de base peut être déterminée sur la base des calculs. Ces informations peuvent être transmises en entrée dans le logiciel de l'ordinateur pour décrire des choses telles que la fonction d'onde, qui peut être utilisé pour créer des modèles d'autres caractéristiques physiques de la molécule. Les chimistes peuvent voir un modèle des orbitales de la molécule, commencer prédire les structures expérimentales, et de regarder l'énergie de la molécule.
L'utilisation ab initio permet aux chimistes de regarder les propriétés physiques d'une substance et d'utiliser l'équation de Schrödinger pour découvrir les caractéristiques physiques des molécules. Cela comprend des éléments tels que la géométrie des molécules, le moment dipolaire, et l'énergie d'une réaction. Fréquences de vibration, la vitesse de réaction et l'énergie libre peuvent également être trouvés en utilisant ab initio. Étant donné que ces caractéristiques physiques sont extrêmement difficiles à résoudre, il est nécessaire pour les chimistes de calcul pour les simplifier assez que les caractéristiques physiques peuvent être trouvées et être toujours précis.
La mécanique moléculaire est une méthode de chimie computationnelle utilisée dans les expériences et les applications en biochimie. Cette méthode peut être utilisée pour des structures plus grandes telles que des enzymes et s'appuie sur la physique classique, mais n'est pas en mesure de calculer les propriétés électroniques dans des substances. Le domaine de la chimie computationnelle est en constante évolution car les progrès technologiques et les nouvelles théories sont développées.
Ces techniques permettent de chimistes pour examiner les structures qui seraient presque impossible de regarder ailleurs, en raison de leur très petite taille. Nanoparticules, qui sont plus petites que les atomes, peuvent être modélisées pour une utilisation dans des applications telles que l'électronique, des explosifs, et de la médecine. Comme une grande partie de la chimie computationnelle est basé sur la modélisation des propriétés connues, il y a place pour l'erreur dans ces expériences. C'est pourquoi la formation et les connaissances en chimie et la recherche de pointe sont nécessaires pour travailler dans la chimie computationnelle.