كيمياء حاسوبية

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 .

 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 .

 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

 انظر أيضا

• مجموعة أساسية (كيمياء)
• معلوماتية كيميائية Cheminformatics
• الكادمية الدولية للعلوم الجزيئية الكمومية
• تحريك جزيئي Molecular dynamics
• ميكانيك جزيئي Molecular mechanics
• نمذجة جزيئية Molecular modelling
• نمذجة مونتيكارلو الجزيئية Monte Carlo molecular modeling
• كيمياء كمومية
• ميكانيك إحصائي

 وصلات خارجية

• NIST Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase - Contains a database of thousands of computational and experimental results for hundreds of systems
• American Chemical Society Division of Computers in Chemistry - American Chemical Society Computers in Chemistry Division, resources for grants, awards, contacts and meetings.
• CSTB report Mathematical Research in Materials Science: Opportunities and Perspectives - CSTB Report
• 3.320 Atomistic Computer Modeling of Materials (SMA 5107) Free MIT Course
• Technology Roadmap for Computational Chemistry
• Applications of molecular and materials modelling.
• Impact of Advances in Computing and Communications Technologies on Chemical Science and Technology CSTB Report
• MD and Computational Chemistry applications on GPUs