كيمياء حاسوبية

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

الكيمياء الحاسوبية Computational chemistry هي أحد فروع الكيمياء النظرية التي تهدف إلى ابتكار تقريبات approximation رياضية فعالة لحل مسائل الكيمياء النظرية بأسرع وقت و أقل كلفة و وضع خوارزميات و برامج حاسوبية تقوم بحساب خصائص الجزيئات مثل الطاقة الكلية , العزم الثنائي القطب و العزم الرباعي القطب quadrupole moment , الترددات الاهتزازية , قابلية التفاعل reactivity و غيرها من الخصائص الكميات المطيافية spectroscopy و المقاطع العرضية لتصادم الجزيئات مع جزيئات ذات مساقط ذرية و تحت ذرية مختلفة .

يشكل الكيمياء الحاسوبية تداخلا بين علوم الحاسب و الكيمياء لإعطاء حلول سريعة و عاجلة لبعض القضايا التي تواجه الكيمياء و تساعدها على توفير الوقت و المال .

[تحرير] مقدمة

مصطلح كيمياء نظرية يمكن ان يزودنا بوصف رياضي للكيمياء , في حين نستخدم مصطلح كيمياء حاسوبية عندما تكون الطريقة الرياضية قم تم تطويرها بشكل كاف ليتم تطبيقها باستخدام حاسوب . طبعا نحن لا نتحدث هنا عن حل دقيق أو كامل لأن قلة قليلة من مسائل الكيمياء يمكن ان تحل بدقة , تقريبا معظم مسائل الكيمياء يمكن ان توصف بمخطط تحسيبي كمي تقريبي أو كيفي .

من حيث المبدا , لا يوجد ما يمنع استخدام طريقة دقيقة تماما و تطبيقها على الجزيئات الكيميائية لكن مثل هذه الطرق كلفتها التحسيبية عالية من حيث الموارد المطلوبة و الزمن فهي تزداد عامليا مع عدد الالكترونات (أسرع حتى من الدالة الأسية . ) لذلك فقد تم تطوير عدد كبير من الطرق التقريبية التي توازن بين الدقة و الكلفة التحسيبية .الكيمياء الحاسوبية الحالية يمكنها أن تحسب بدقة جيدة و بشكل مكرر خواص الجزيئات التي لا تحوي أكثر من 10-40 الكترون .أما معالجة الجزيئات التي تحوي عدة دزينات من الالكترونات تدرس عادة بطرق تقريبية مثل النظرية الدالية للكثافة density functional theory أو (DFT) , لكن ما زال هناك خلاف بين المختصين حول فعالية الطرق الأخيرة الذكر حول وصف التفاعلات الكيميائية المعقدة , مثل تلك التفاعلات في الكيمياء الحيوية

في الكيمياء النظرية , يقوم الفيزيائيون و الكيميائيون معا بتطوير خوارزميات و برمجيات حاسوبية للتنبؤ بالخواص الذرية و الجزيئية و مسارات التفاعلات للتفاعلات الكيميائية بالعكس , يمكن ان يستخدم الكيميائيون الحاسوبيون البرمجيات الحاسوبية و المنهجيات على المسائل الكيميائية الخاصة .

[تحرير] حزم برمجيات الكيمياء الحاسوبية

الحزمة	ميكانيك جزيئي	نصف-تجريبي	هاتري-فوك	طرق بعد هاتري-فوك	نظرية دالية للكثافة	دورية
ACES	N	N	Y	Y	N	N
ADF	N	N	N	N	Y	Y
AMPAC	N	Y	N	N	N	N
CADPAC	N	N	Y	Y	Y	N
CASTEP	N	N	N	N	Y	Y
COLUMBUS	N	N	Y	Y	N	N
CRYSTAL	N	N	Y	N	Y	Y
DALTON	N	N	Y	Y	Y	N
GAUSSIAN	Y	Y	Y	Y	Y	Y
GAMESS (UK)	N	Y	Y	Y	Y	N
GAMESS (US)	N	Y	Y	Y	Y	N
JAGUAR	Y	N	Y	Y	Y	N
MOLCAS	Y	Y	Y	Y	Y	N
MOLPRO	N	N	Y	Y	Y	N
MOPAC	N	Y	N	N	N	Y
MPQC	N	N	Y	Y	Y	N
NWChem	Y	N	Y	Y	Y	Y
PLATO	Y	N	N	N	Y	Y
PQS	Y	Y	Y	Y	Y	N
PSI	N	N	Y	Y	N	N
TURBOMOLE	N	N	Y	Y	Y	N
Q-Chem	N	N	Y	Y	Y	N
VASP	N	Y	N	N	N	N