پیشبینی واکنش و خواص
نتیجه شیمی محاسباتی، پیشبینی است: پیشبینی چگونگی پیشرفت واکنشها، سرعت آنها، و خواص ساختاری، الکترونیکی و طیفسنجی مولکولها پیش از ساخت یا اندازهگیری آنها.
Definition
هدف و روشهای جمعآوری شده شیمی محاسباتی که برای پیشبینی رفتار واکنش و خواص مولکولی به منظور تفسیر و طراحی به کار میروند.
Scope
این حوزه شامل توصیف محاسباتی مکانیسمها و سینتیک واکنش از طریق حالتهای گذار و مسیرهای واکنش، تخمین خواص مولکولی و فعالیت بیولوژیکی از طریق روابط کمی ساختار-خاصیت و ساختار-فعالیت، بررسی اثرات حلال با مدلهای پیوسته و صریح، و پیشبینی طیفها میشود. این حوزه روشهای سایر زمینهها را برای مسائل شیمیایی به کار میگیرد.
Sub-topics
Core questions
- چگونه مکانیسمها، موانع و سرعت واکنش از محاسبات به دست میآیند؟
- چگونه خواص و فعالیتها از ساختار مولکولی پیشبینی میشوند؟
- چگونه اثرات حلال و محیطی گنجانده میشوند؟
- چگونه طیفها محاسبه و برای تفسیر آزمایش استفاده میشوند؟
Key theories
- نظریه حالت گذار
- سرعت واکنشها را به خواص حالت گذار در سطح انرژی پتانسیل مرتبط میکند و چارچوبی را فراهم میآورد که موانع محاسبه شده را به سینتیک متصل میسازد.
- روابط ساختار-خاصیت
- خواص و فعالیتهای مولکولها را میتوان از ویژگیهای ساختار آنها پیشبینی کرد، چه از طریق مقادیر محاسبه شده فیزیکی و چه از طریق مدلهای آماری، که طراحی مبتنی بر خاصیت را ممکن میسازد.
Clinical relevance
پیشبینی محاسباتی واکنشپذیری، خواص و طیفها، برنامهریزی سنتز، طراحی کاتالیزور و مواد، ارزیابی سرنوشت زیستمحیطی، و تفسیر اندازهگیریهای تجربی در سراسر شیمی را هدایت میکند.
History
ریشه در نظریه حالت گذار آیرینگ و روابط کمی ساختار-فعالیت هانش دارد. پیشبینی محاسباتی با روشهای قابل اعتماد ساختار الکترونیکی و حلالپوشی رشد کرد و به یک شریک معمول برای آزمایش در شیمی و کشف دارو تبدیل شد.
Key figures
- Henry Eyring
- Christopher Cramer
- Donald Truhlar
- Corwin Hansch
Related topics
Seminal works
- cramer2004
- jensen2017
Frequently asked questions
- دقت پیشبینیهای محاسباتی واکنشها چقدر است؟
- دقت به شدت به روش و سیستم بستگی دارد؛ موانع حاصل از روشهای سطح بالا میتوانند برای مولکولهای کوچک بسیار قابل اعتماد باشند، در حالی که سیستمهای بزرگ یا به شدت همبسته، عدم قطعیتهای بزرگتر و کمتر قابل پیشبینی دارند.
- چه نوع خواصی را میتوان به صورت محاسباتی پیشبینی کرد؟
- این خواص شامل هندسهها، انرژیها و موانع، گشتاورهای دوقطبی، اسیدیتهها، پتانسیلهای ردوکس، حلالیتها، طیفها و فعالیتهای بیولوژیکی هستند که با استفاده از محاسبات فیزیکی، مدلهای آماری یا هر دو به دست میآیند.