Квантовая химия
Квантовая химия — один из важнейших разделов современной теоретической химии, посвященный изучению электронного строения атомов, молекул, твердых тел, а также анализу закономерностей химических превращений на микроскопическом (электронно-ядерном) уровне методами квантовой механики.
Квантовая химия по сути является пограничной областью между физикой и химией. Однако специалистов по квантовой химии в отличие от физиков, также изучающих атомы, молекулы и твердые тела, в первую очередь интересуют те особенности и детали их строения, которые позволяют объяснить химические свойства этих объектов.
К сожалению, точное решение уравнения Шрёдингера (основного уравнения квантовой механики, см. Атом) в аналитическом виде для систем с двумя и более электронами неизвестно. Поэтому для описания атомных и молекулярных многоэлектронных систем, а также твердых тел приходится обращаться к тем или иным приближениям. Таких приближенных методов в арсенале современной квантовой химии множество, и в зависимости от характера поставленной задачи и возможностей имеющегося в распоряжении компьютера (а в подавляющем большинстве случаев для решения квантово-химических уравнений ЭВМ необходимы) используют соответствующий расчетный метод.
Однако квантовая химия занимается не только компьютерными расчетами свойств атомов, молекул и твердых тел — их энергий, дипольных моментов, поляризуемостей, карт распределения электронной плотности и т. д. Кроме вычислительных задач специалисты по квантовой химии заняты проблемами интерпретации и обобщением результатов расчетов и экспериментальных физических методов исследования строения вещества (ЯМР, ЭПР, ИК-спектроско-пии и т. д.; см. Спектральный анализ), а также созданием качественных и полуколичественных моделей.
В ряде случаев информация, получаемая методами квантовой химии, уникальна, например, когда речь идет о таких состояниях, которые не являются спектроскопически наблюдаемыми, скажем, о переходном состоянии в химической кинетике (см. Кинетика химическая).
В последнее время внимание исследователей привлечено к описанию движения ядер, особенно в так называемых нежестких молекулах (см. Молекула), связи электронных и ядерных движений и т. д. Кроме того, интенсивно развивается изучение биологически важных молекул (квантовая биохимия) (см. Биохимия, Атом, Молекула, Химическая связь).
