Espectroscopia Computacional
A espectroscopia computacional prevê espectros moleculares a partir de cálculos quântico-químicos, ligando a teoria à experiência ao computar as energias e intensidades que os espectrômetros medem.
Definition
O uso de métodos quântico-químicos para prever as propriedades espectroscópicas de moléculas, incluindo espectros vibracionais, eletrônicos e de ressonância magnética.
Scope
Abrange o cálculo de observáveis espectroscópicos: frequências vibracionais e intensidades infravermelhas e Raman a partir do Hessiano, energias de excitação eletrônica e espectros UV-visível, deslocamentos químicos de ressonância magnética nuclear e constantes de acoplamento, e outras propriedades de resposta obtidas como derivadas da energia. Conecta propriedades computadas à atribuição experimental.
Core questions
- Como as frequências vibracionais e as intensidades infravermelhas são obtidas a partir de um cálculo?
- Como os espectros de absorção eletrônica são previstos?
- Como os deslocamentos químicos e acoplamentos de RMN são computados?
- Como os espectros computados auxiliam na atribuição e interpretação de experimentos?
Key theories
- Análise vibracional harmônica
- A diagonalização do Hessiano ponderado pela massa em um ponto estacionário produz frequências vibracionais e modos normais, a partir dos quais os espectros infravermelho e Raman são previstos.
- Propriedades de resposta molecular
- Observáveis espectroscópicos são computados como derivadas da energia em relação a perturbações como campos e momentos magnéticos nucleares, dentro da teoria de resposta.
Clinical relevance
Espectros computados são amplamente utilizados para atribuir e interpretar dados experimentais de infravermelho, Raman, UV-visível e RMN, para confirmar estruturas e intermediários de reação, e para projetar moléculas com assinaturas espectroscópicas alvo.
History
À medida que as técnicas de derivadas analíticas e a teoria de resposta amadureceram a partir da década de 1980, o cálculo rotineiro de propriedades vibracionais, eletrônicas e de ressonância magnética tornou-se um complemento padrão à espectroscopia experimental.
Key figures
- Trygve Helgaker
- Kenneth Ruud
- Christopher Cramer
- Frank Jensen
Related topics
Seminal works
- helgaker2012
Frequently asked questions
- Por que as frequências vibracionais computadas são frequentemente escalonadas?
- As frequências harmônicas superestimam sistematicamente os fundamentos experimentais devido à anarmonicidade negligenciada e ao erro do método, portanto, fatores de escala empíricos são comumente aplicados para um melhor acordo.
- Como a espectroscopia computacional ajuda os experimentalistas?
- Ao prever as posições e intensidades das características espectrais para estruturas candidatas, os cálculos ajudam a atribuir bandas observadas e a discriminar entre possíveis estruturas ou intermediários.