كيمياء حاسوبية
الكيمياء الحاسوبية Computational chemistry هي أحد فروع الكيمياء النظرية التي تهدف إلى ابتكار تقريبات approximation رياضية فعالة لحل مسائل الكيمياء النظرية بأسرع وقت و أقل كلفة و وضع خوارزميات و برامج حاسوبية تقوم بحساب خصائص الجزيئات مثل الطاقة الكلية ، العزم الثنائي القطب و العزم الرباعي القطب quadrupole moment ، الترددات الاهتزازية ، قابلية التفاعل reactivity و غيرها من الخصائص الكميات المطيافية spectroscopy و المقاطع العرضية لتصادم الجزيئات مع جزيئات ذات مساقط ذرية و تحت ذرية مختلفة .
يشكل الكيمياء الحاسوبية تداخلا بين علوم الحاسب و الكيمياء لإعطاء حلول سريعة و عاجلة لبعض القضايا التي تواجه الكيمياء و تساعدها على توفير الوقت و المال .
مقدمة
مصطلح كيمياء نظرية يمكن ان يزودنا بوصف رياضي للكيمياء ، في حين نستخدم مصطلح كيمياء حاسوبية عندما تكون الطريقة الرياضية قم تم تطويرها بشكل كاف ليتم تطبيقها باستخدام حاسوب . طبعا نحن لا نتحدث هنا عن حل دقيق أو كامل لأن قلة قليلة من مسائل الكيمياء يمكن ان تحل بدقة ، تقريبا معظم مسائل الكيمياء يمكن ان توصف بمخطط تحسيبي كمي تقريبي أو كيفي .
من حيث المبدا ، لا يوجد ما يمنع استخدام طريقة دقيقة تماما و تطبيقها على الجزيئات الكيميائية لكن مثل هذه الطرق كلفتها التحسيبية عالية من حيث الموارد المطلوبة و الزمن فهي تزداد عامليا مع عدد الالكترونات (أسرع حتى من الدالة الأسية . ) لذلك فقد تم تطوير عدد كبير من الطرق التقريبية التي توازن بين الدقة و الكلفة التحسيبية .الكيمياء الحاسوبية الحالية يمكنها أن تحسب بدقة جيدة و بشكل مكرر خواص الجزيئات التي لا تحوي أكثر من 10-40 الكترون .أما معالجة الجزيئات التي تحوي عدة دزينات من الالكترونات تدرس عادة بطرق تقريبية مثل النظرية الدالية للكثافة density functional theory أو (DFT) ، لكن ما زال هناك خلاف بين المختصين حول فعالية الطرق الأخيرة الذكر حول وصف التفاعلات الكيميائية المعقدة ، مثل تلك التفاعلات في الكيمياء الحيوية
في الكيمياء النظرية ، يقوم الفيزيائيون و الكيميائيون معا بتطوير خوارزميات و برمجيات حاسوبية للتنبؤ بالخواص الذرية و الجزيئية و مسارات التفاعلات للتفاعلات الكيميائية بالعكس ، يمكن ان يستخدم الكيميائيون الحاسوبيون البرمجيات الحاسوبية و المنهجيات على المسائل الكيميائية الخاصة .
حزم برمجيات الكيمياء الحاسوبية
| الحزمة | ميكانيك جزيئي | نصف-تجريبي | هاتري-فوك | طرق بعد هاتري-فوك | نظرية دالية للكثافة | دورية |
| ACES | N | N | Y | Y | N | N |
| ADF | N | N | N | N | Y | Y |
| AMPAC | N | Y | N | N | N | N |
| CADPAC | N | N | Y | Y | Y | N |
| CASTEP | N | N | N | N | Y | Y |
| COLUMBUS | N | N | Y | Y | N | N |
| CRYSTAL | N | N | Y | N | Y | Y |
| DALTON | N | N | Y | Y | Y | N |
| GAUSSIAN | Y | Y | Y | Y | Y | Y |
| GAMESS (UK) | N | Y | Y | Y | Y | N |
| GAMESS (US) | N | Y | Y | Y | Y | N |
| JAGUAR | Y | N | Y | Y | Y | N |
| MOLCAS | Y | Y | Y | Y | Y | N |
| MOLPRO | N | N | Y | Y | Y | N |
| MOPAC | N | Y | N | N | N | Y |
| MPQC | N | N | Y | Y | Y | N |
| NWChem | Y | N | Y | Y | Y | Y |
| PLATO | Y | N | N | N | Y | Y |
| PQS | Y | Y | Y | Y | Y | N |
| PSI | N | N | Y | Y | N | N |
| TURBOMOLE | N | N | Y | Y | Y | N |
| Q-Chem | N | N | Y | Y | Y | N |
| VASP | N | Y | N | N | N | N |
انظر أيضا
- مجموعة أساسية (كيمياء)
- معلوماتية كيميائية Cheminformatics
- الكادمية الدولية للعلوم الجزيئية الكمومية
- تحريك جزيئي Molecular dynamics
- ميكانيك جزيئي Molecular mechanics
- نمذجة جزيئية Molecular modelling
- نمذجة مونتيكارلو الجزيئية Monte Carlo molecular modeling
- كيمياء كمومية
- ميكانيك إحصائي
وصلات خارجية
- NIST Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase - Contains a database of thousands of computational and experimental results for hundreds of systems
- American Chemical Society Division of Computers in Chemistry - American Chemical Society Computers in Chemistry Division, resources for grants, awards, contacts and meetings.
- CSTB report Mathematical Research in Materials Science: Opportunities and Perspectives - CSTB Report
- 3.320 Atomistic Computer Modeling of Materials (SMA 5107) Free MIT Course
- Technology Roadmap for Computational Chemistry
- Applications of molecular and materials modelling.
- Impact of Advances in Computing and Communications Technologies on Chemical Science and Technology CSTB Report
- MD and Computational Chemistry applications on GPUs
فروع الكيمياء | |
|---|---|
| التحليلية | |
| النظرية | |
| الفيزيائية | |
| غير عضوية | |
| العضوية | |
| الحيوية | |
| متداخل التخصصات | |
| أخرى | |
| انظر أيضاً | |
