|
'''Հաշվողական քիմիայում''' գոյություն ունեն երկու լայն ոլորտներ, որոնց նպատակն է մոլեկուլի կառուցվածքի և րեակտիվության ուսումնասիրթյունը`ուսումնասիրթյունը՝ մոլեկուլար մեխանիկայի և քվանտաիյն քիմիայի տեսությունները:տեսությունները։ Երկուսն էլ իրականացնում են երեք հիմնական տիպի հաշվարկներ`հաշվարկներ՝
* Մոլեկուլար համակարգի էներգիայի հաշվարկում և էներգիային առնչվող այլ ֆիզիկական հատկությունների կանխատեսում:կանխատեսում։
* Երկրաչափական պարամետրերի (կապի երկարություն, անկյուն և այլն.) օպտիմիզացում, մոլեկուլար համակարգի էներգիայի մինիմումի պայմանում:պայմանում։ Երկրաչափական պարամետրերի օպտիմիզացիան պայմանավորված է էներգիայի գրադիենտով:գրադիենտով։ Այսինքն, էներգիայի առաջին ածանցյալն ըստ ատոմների կորդինատների:կորդինատների։
* Ատոմների միջմոլեկուլար շարժումով պայմանավորված`պայմանավորված՝ տատանողական հաճախականությունների հաշվարկ:հաշվարկ։ Այս դեպքում հաճախականությունները կախված են էներգիայի երկրորդ ածանցյալից ըստ ատոմների կորդինատների:կորդինատների։ Սակայն ոչ բոլոր քիմիական մեթոդներում են հնարավոր այս տիպի հաշվարկներ:հաշվարկներ։
=== Մոլեկուլար մեխանիկայի մեթոդներ ===
Մոլեկուլար մեխանիկայի (ՄՄ) մեթոդներով մոդելավորումը և մոլեկուլի կառուցվածքի ու ֆիզիկական հատկությունների կանխատեսումն հիմնված են դասական ֆիզիկաի կանոնների վրա:վրա։ ՄՄ մեթոդները առկա են համակարգչային մի շարք ծրագրերում, ինչպիսիք են օրինակ`օրինակ՝ MM3, HyperChem, Quanta, Sybyi, Alchemy ծրագրերը:ծրագրերը։ Կան շատ տարբեր ՄՄ մեթոդներ և նրանցից յուրաքանչյուրն բնութագրվում է իր ուժային դաշտով:դաշտով։ Ուժային դաշտը ունի հետևյալ բաղադրիչները`բաղադրիչները՝
* Հավասարումների համակարգ, որը սահմանում է մոլեկուլի պոտենցիալ եներգիայի կախվածությունը ատոմների տարածային կորդինատներից:կորդինատներից։
* Ատոմների համախումբ, որը տարրը բնութագրում է քիմիական ենթատեքստում:ենթատեքստում։
* Մեկ կամ ավելի պարամետրերի ներդրմամբ հավասարումների համապատասխանեցումը փորձնական տվյալներին:տվյալներին։ Այս պարամետրերը որոշում են ուժային հաստատուններին:հաստատուններին։
ՄՄ հաշվարկներում էլեկտրոնները մոլեկուլային համակարգում ակնհայտորեն հաշվի չեն առնվում:առնվում։ Ուժային դաշտում էլեկտրոնային ազդեցությունը նախատեսված է պարամետրիզացիաի միջոցով:միջոցով։ Այս մոտավորությունը հնարավորություն է տալիս կատարել ՄՄ հաշվարկներ հազարավոր ատոմներից բախկացած մոլեկուլային համակարգերում:համակարգերում։ Սակայն, էլեկտրոնային էֆեկտների անտեսումը հանգեցնում է մի շարք սահմանափակումների, որոնցից հիմնականերն են`են՝
* Յուրաքանչուր ուժային դաշտի կիրառումը լավ արդյունքի է բերում միայն մոլեկուլների սահմանափակ դասի համար, պայմանավորված պարամետրիզացումից:պարամետրիզացումից։ Չկա ուժային դաշտ, որը ընդհանրապես կիրառելի է բոլոր մոլեկուլային համակարգերի համար:համար։
* էլեկտրոնների անտեսումը նշանակում է, որ երբ էլեկտրոնային էֆեկտները գերիշխում են, ապա այդ քիմիական խնդիրներում ՄՄ մեթոդները չեն կարող կիրառվել:կիրառվել։ Օրինակ, չեն նկարագրում կապի առաջացման և խզման երեվույթը մոլեկուլում:մոլեկուլում։ ՄՄ մեթոդները նաև չեն վերարտադրում մոլեկուլի այն հատկությունները, որոնք կախված են էլեկտրոնի նրբություններից (զանգված, լիցք, սպին և այլն.)
=== Քվանտային քիմիայի մեթոդներ ===
Քվանտային քիմիայի մեթոդները (ՔՔՄ) իրենց հաշվարկներում իբրեվ հիմք օգտագործում են քվքնտային ֆիզիկայի օրենքները, երբ քվանտային վիճակները, էներգիաները և ֆիզիկական համակարգի այլ հատկությունները ստացվում են Շրյոդինգերի հավասարումից`հավասարումից՝
Շրյոդինգերի հավասարման ճշգրիտ լուծումը, նույնիսկ ամենափոքր մոլեկուլային համակարգի համար գործնականում անհնար է:է։ ՔՔՄ-րը բնութագրվում են տարբեր մաթեմատիկական մոտավորությունների կիրառմամբ:կիրառմամբ։ Գոյություն ունեն երեք հիմնական ՔՔՄ`ՔՔՄ՝
1.''Կիսաէմպիրիկ մեթոդներ'', ինչպիսին են AM1, MINDO/3 և PM3, որոնք կիրառվում են MOPAC, AMPAC, HyperChem, Gamess, Gaussian և այլ ծրագրերում:ծրագրերում։ Կիսաէմպիրիկ մեթոդներում, հաշվարկների պարզեցման նպատակով օգտագործվում են փորձնական տվյալներից ստացված պարամետրեր, որոնք կրճատում են հաշվարկի տևողությունը և դարձնում դրանք քիչ ծախսատար:ծախսատար։ Կիսաէմպիրիկ մեթոդների տարբերությունը պայմանավորված է համապատասխան պարամետրերի ընտրությամբ:ընտրությամբ։
2. ''Ab initio'' մեթոդները (ի սկզբանե – մեթոդներ, որոնք հիմնված են սկզբնական հասկացությունների և օրենքների վրա), ի տարբերություն ՄՄ և կիսաէմպիրիկ մեթոդների, իրենց հաշվարկներում չեն կիրառում փորձնական որևիցէ տվյալ և հիմնված են միայն Շրյոդինգերի հավասարման և մի քանի ֆիզիկական հաստատունների վրա`վրա՝
* Լույսի արագություն
* Պլանկի հաստատուն
Ab initio մեթոդներից ամենա տարածվածը դա Հարտրի-Ֆոկի մեթոդն է:է։ Փաստ է, որ էլեկտրոնները մոլեկուլային համակարգերում փոխազդում են, ինչը Հարտրի-Ֆոկի մեթոդում հաշվի է առնվում միջինացված էլեկտրոնային խտության հետ էլեկտրոնի փոխազդմամբ:փոխազդմամբ։ Այս մոտավորության պատճառով Հարտրի-Ֆոկի մեթոդի կիրառումը որոշ տիպի համակարգերին հաշվարկի արդյունքներում բերում է զգալի անճշտությունների:անճշտությունների։
3. ''Խտության ֆունկցիոնալի տեսության'' (DFT-density functional theory) վրա հիմնված մեթոդները լայնորեն կիրառվում են վերջին տարինեին:տարինեին։ DFT-հաշվարկները շատ նման են ab initio հաշվարկներին, սակայն դրանք գրավիչ են նրանով, որ ի տարբերություն ab initio-ի հաշվի են առնում էլեկտրոնային զույգի անմիջական փոխազդեցությունները (electronic correlation):։ Այն հնարավոր է դարձնում ուսումնասիրել և ճշգրիտ արդյունքներ ստանալ այն համակարգերում և պրոցեսներում, ուր կորելացիոն էֆեկտները որոշիչ են:են։ Ի տարբերություն կիսաէմպիրիկ մեթոդների DFT-ն և ab initio-ն, չունենալով կախվածություն փորձնական տվյալներից, տեսականորեն կարող են կիրառվել ցանկացած տիպի և քանակի ատոմներ պարոնակող համակարգերում, գրգռված վիճակներում գտնվող մոլեկուլներին և լուծույթներին:լուծույթներին։ Սակայն, ատոմների քանակի և զանգվածի հետ համընթաց աճում են նաև հաշվարկի համար պահանջվող միջոցները (հաշվարկի տևողություն, հահամակարգչի հզորություն, հիշողությու և այլն..) DFT և ab initio մեթոդի բավականին շատ տեսակներ ընդգրկված է լայն տարածում ստացած Gaussian 98 համակարգչային ծրագրային փաթեթում:փաթեթում։
=== Գրականություն ===
| 