Hesaplamalı Spektroskopi
Hesaplamalı spektroskopi, kuantum-kimyasal hesaplamalardan moleküler spektrumları tahmin ederek, spektrometrelerin ölçtüğü enerjileri ve yoğunlukları hesaplamak suretiyle kuramı deneyle ilişkilendirmektedir.
Tanım
Moleküllerin titreşimsel, elektronik ve manyetik rezonans spektrumları dahil olmak üzere spektroskopik özelliklerini tahmin etmek için kuantum-kimyasal yöntemlerin kullanılmasıdır.
Kapsam
Spektroskopik gözlemlenebilirlerin hesaplanmasını kapsar: Hessian'dan elde edilen titreşim frekansları ile kızılötesi ve Raman yoğunlukları, elektronik uyarılma enerjileri ve UV-görünür spektrumları, nükleer manyetik rezonans kimyasal kaymaları ve eşleşme sabitleri ve enerjinin türevleri olarak elde edilen diğer tepki özellikleri. Hesaplanan özellikleri deneysel atama ile ilişkilendirir.
Temel sorular
- Titreşim frekansları ve kızılötesi yoğunluklar bir hesaplamadan nasıl elde edilir?
- Elektronik absorpsiyon spektrumları nasıl tahmin edilir?
- NMR kimyasal kaymaları ve eşleşmeleri nasıl hesaplanır?
- Hesaplanan spektrumlar, deneylerin atanmasına ve yorumlanmasına nasıl yardımcı olur?
Temel kuramlar
- Harmonik titreşim analizi
- Kütle ağırlıklı Hessian'ın bir durağan noktada köşegenleştirilmesi, titreşim frekansları ve normal modlar verir; bunlardan kızılötesi ve Raman spektrumları tahmin edilmektedir.
- Moleküler tepki özellikleri
- Spektroskopik gözlemlenebilirler, tepki kuramı kapsamında, alanlar ve nükleer manyetik momentler gibi pertürbasyonlara göre enerjinin türevleri olarak hesaplanmaktadır.
Klinik önem
Hesaplanan spektrumlar, deneysel kızılötesi, Raman, UV-görünür ve NMR verilerini atamak ve yorumlamak, yapıları ve reaksiyon ara ürünlerini doğrulamak ve hedeflenen spektroskopik imzalarla moleküller tasarlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Tarihçe
Analitik türev teknikleri ve tepki kuramı 1980'lerden itibaren olgunlaştıkça, titreşimsel, elektronik ve manyetik rezonans özelliklerinin rutin hesaplaması, deneysel spektroskopinin standart bir tamamlayıcısı haline gelmiştir.
Öne çıkan isimler
- Trygve Helgaker
- Kenneth Ruud
- Christopher Cramer
- Frank Jensen
İlgili konular
Temel eserler
- helgaker2012
Sıkça sorulan sorular
- Hesaplanan titreşim frekansları neden sıklıkla ölçeklendirilir?
- Harmonik frekanslar, ihmal edilen anharmonisite ve yöntem hatası nedeniyle deneysel temel frekansları sistematik olarak fazla tahmin etmektedir; bu nedenle, daha iyi uyum için ampirik ölçeklendirme faktörleri yaygın olarak uygulanmaktadır.
- Hesaplamalı spektroskopi deneycilere nasıl yardımcı olur?
- Aday yapılar için spektral özelliklerin konumlarını ve yoğunluklarını tahmin ederek, hesaplamalar gözlemlenen bantların atanmasına ve olası yapılar veya ara ürünler arasında ayrım yapılmasına yardımcı olmaktadır.