Υπολογιστική χημεία
Η υπολογιστική χημεία είναι ένας κλάδος της χημείας που χρησιμοποιεί την επιστήμη των υπολογιστών για να βοηθήσει στην επίλυση χημικών προβλημάτων. Τα προγράμματα αυτά υπολογίζουν τις δομές και τις ιδιότητες των μορίων και των στερεών. Η υπολογιστική χημεία συνήθως συμπληρώνει τις πληροφορίες που λαμβάνονται από χημικά πειράματα. Μπορεί να προβλέψει χημικά φαινόμενα που δεν έχουν ακόμη παρατηρηθεί. Χρησιμοποιείται ευρέως στο σχεδιασμό νέων φαρμάκων και υλικών.
Η υπολογιστική χημεία μπορεί να προβλέψει τη δομή (δηλαδή τις αναμενόμενες θέσεις των ατόμων του μορίου), τις απόλυτες και σχετικές ενέργειες (αλληλεπίδρασης), τις κατανομές ηλεκτρονικών φορτίων, τα δίπολα και τις υψηλότερες πολυπολικές ροπές, τις συχνότητες δονήσεων, την αντιδραστικότητα ή άλλα φασματοσκοπικά μεγέθη και τις διατομές σύγκρουσης με άλλα σωματίδια.
Η υπολογιστική χημεία εξετάζει τόσο στατικά όσο και δυναμικά συστήματα. Σε όλες τις περιπτώσεις, καθώς αυξάνεται το μέγεθος του συστήματος που μελετάται, αυξάνεται και ο χρόνος του υπολογιστή και οι άλλοι πόροι (όπως η μνήμη και ο χώρος στο δίσκο) που χρησιμοποιούνται. Αυτό το σύστημα μπορεί να είναι ένα μεμονωμένο μόριο, μια ομάδα μορίων ή ένα στερεό. Οι μέθοδοι υπολογιστικής χημείας κυμαίνονται από πολύ ακριβείς έως πολύ προσεγγιστικές. Οι μέθοδοι υψηλής ακρίβειας είναι συνήθως εφικτές μόνο για μικρά συστήματα.
Μια συνάρτηση δυναμικής ενέργειας μοριακής μηχανικής, η οποία χρησιμοποιείται από προγράμματα όπως το Folding@Home για την προσομοίωση της κίνησης και της συμπεριφοράς των μορίων.
Σχετικές σελίδες
- Βιοπληροφορική
- Στατιστική μηχανική
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ε: Τι είναι η υπολογιστική χημεία;
A: Η υπολογιστική χημεία είναι ένας κλάδος της χημείας που χρησιμοποιεί την επιστήμη των υπολογιστών για να βοηθήσει στην επίλυση χημικών προβλημάτων. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό των δομών και των ιδιοτήτων μορίων και στερεών, την πρόβλεψη χημικών φαινομένων που δεν έχουν ακόμη παρατηρηθεί και τον σχεδιασμό νέων φαρμάκων και υλικών.
Ερ: Τι είδους συστήματα εξετάζει η υπολογιστική χημεία;
Α: Η υπολογιστική χημεία εξετάζει τόσο στατικά όσο και δυναμικά συστήματα. Το σύστημα μπορεί να είναι ένα μεμονωμένο μόριο, μια ομάδα μορίων ή ένα στερεό.
Ερ: Τι είδους πληροφορίες μπορεί να παρέχει η υπολογιστική χημεία;
Α: Η υπολογιστική χημεία μπορεί να παρέχει πληροφορίες όπως η δομή (θέσεις των ατόμων), οι απόλυτες και σχετικές ενέργειες, οι κατανομές ηλεκτρονικών φορτίων, τα δίπολα και οι υψηλότερες πολυπολικές ροπές, οι συχνότητες δονήσεων, η αντιδραστικότητα ή άλλα φασματοσκοπικά μεγέθη και οι διατομές για σύγκρουση με άλλα σωματίδια.
Ερ: Πόσο ακριβείς είναι οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται στην υπολογιστική χημεία;
Α: Η ακρίβεια των μεθόδων που χρησιμοποιούνται στην υπολογιστική χημεία κυμαίνεται από εξαιρετικά ακριβείς έως πολύ προσεγγιστικές. Οι μέθοδοι υψηλής ακρίβειας είναι συνήθως εφικτές μόνο για μικρά συστήματα.
Ε: Πώς συμπληρώνει η υπολογιστική χημεία τα πειραματικά δεδομένα;
Α: Η υπολογιστική χημεία συνήθως συμπληρώνει τις πληροφορίες που λαμβάνονται από τα χημικά πειράματα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη αποτελεσμάτων που δεν έχουν ακόμη παρατηρηθεί πειραματικά.
Ερ: Το μέγεθος του συστήματος που μελετάται επηρεάζει τον απαιτούμενο υπολογιστικό χρόνο;
Α: Ναι - όσο αυξάνεται το μέγεθος του συστήματος που μελετάται, τόσο αυξάνεται και ο χρόνος που απαιτείται στον υπολογιστή για την ανάλυση, καθώς και οι πόροι, όπως η μνήμη και ο χώρος στο δίσκο που απαιτούνται για την αποθήκευση.
