Química teórica | trata de explicar los datos de los experimentos químicos

Resumen

Los químicos teóricos utilizan una amplia gama de herramientas. Estas herramientas incluyen modelos analíticos (por ejemplo, LCAO-MO para aproximar los comportamientos de los electrones en las moléculas) y simulaciones computacionales y numéricas.

Los teóricos de la química crean modelos teóricos. Luego, encuentran cosas que los químicos experimentales pueden medir a partir de esos modelos. Esto ayuda a los químicos a buscar datos que puedan demostrar que un modelo no es cierto. Los datos ayudan a elegir entre varios modelos diferentes u opuestos.

Los teóricos también intentan generar o modificar los modelos para que se ajusten a cualquier dato nuevo, Si los datos no se ajustan al modelo, los químicos intentan hacer el menor cambio en el modelo para que se ajuste a los datos. En algunos casos, los químicos descartan un modelo si muchos datos no se ajustan, a lo largo del tiempo.

La química teórica utiliza la física para explicar o predecir las observaciones químicas. En los últimos años, se trata principalmente de la química cuántica (la aplicación de la mecánica cuántica a los problemas de la química). Las partes principales de la química teórica son la estructura electrónica, la dinámica y la mecánica estadística.

Todas estas áreas se utilizan en el proceso de predicción de las reactividades químicas. Otras áreas de investigación menos centrales incluyen la descripción matemática de la química a gran escala en varias fases. Los químicos teóricos quieren explicar la cinética química (la vía por la que se combinan las moléculas).

Los científicos llaman a gran parte de este trabajo "química computacional". La química computacional suele utilizar la química teórica para trabajar en problemas industriales y prácticos. Ejemplos de química computacional son los proyectos de aproximación de medidas químicas como ciertos tipos de post Hartree-Fock, la Teoría Funcional de la Densidad, los métodos semiempíricos (como el PM3) o los métodos de campo de fuerza. Algunos teóricos de la química utilizan la mecánica estadística para crear un vínculo entre los fenómenos microscópicos del mundo cuántico y las propiedades macroscópicas de los sistemas.

Principales áreas de la química teórica

La química cuántica

La aplicación de la mecánica cuántica a la química

Química computacional

La aplicación de los códigos informáticos a la química

Modelización molecular

Métodos para modelar estructuras moleculares sin referirse necesariamente a la mecánica cuántica. Algunos ejemplos son el acoplamiento molecular, el acoplamiento proteína-proteína, el diseño de fármacos y la química combinatoria.

Dinámica molecular

Aplicación de la mecánica clásica para simular el movimiento de los núcleos de un conjunto de átomos y moléculas.

Mecánica molecular

Modelización de las superficies de energía potencial de interacción intra e intermolecular mediante una suma de fuerzas de interacción.

Química matemática

Discusión y predicción de la estructura molecular utilizando métodos matemáticos sin referirse necesariamente a la mecánica cuántica.

Cinética química teórica

Estudio teórico de los sistemas dinámicos asociados a las sustancias químicas reactivas y sus correspondientes ecuaciones diferenciales.

Quimioinformática (también conocida como quimioinformática)

El uso de técnicas informáticas y de información, aplicadas a una serie de problemas en el campo de la química.

 

Páginas relacionadas

Históricamente, los investigadores utilizan la química teórica para estudiar:

• Física atómica: electrones y núcleos atómicos.
• Física molecular: los electrones que rodean los núcleos moleculares y del movimiento de los núcleos. Este término suele referirse al estudio de las moléculas formadas por unos pocos átomos en la fase gaseosa. Pero algunos consideran que la física molecular es también el estudio de las propiedades de las sustancias químicas en términos de moléculas.
• Química física y física química: utilizan métodos físicos como las técnicas láser, el microscopio de barrido en túnel, etc. La distinción formal entre ambos campos es que la química física es una rama de la química mientras que la física química es una rama de la física. No es una diferencia clara.
• Teoría de muchos cuerpos: los efectos que aparecen en sistemas con un gran número de constituyentes. Se basa en la física cuántica -sobre todo en el formalismo de la segunda cuantificación- y en la electrodinámica cuántica.

Más información

• Attila Szabo y Neil S. Ostlund, Química cuántica moderna: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory, Dover Publications; New Ed edition (1996) ISBN 0486691861, ISBN 978-0486691862
• Robert G. Parr y Weitao Yang, Density-Functional Theory of Atoms and Molecules (Teoría funcional de la densidad de átomos y moléculas), Oxford Science Publications; publicado por primera vez en 1989; ISBN 0-19-504279-4, ISBN 0-19-509276-7