理论化学

概述

理论化学家使用广泛的工具。这些工具包括分析模型（例如，LCAO-MO来近似分子中电子的行为）以及计算和数字模拟。

化学理论家创建了理论模型。然后，他们从这些模型中找到实验化学家可以测量的东西。这有助于化学家寻找能够证明模型不正确的数据。这些数据有助于在几个不同的或相反的模型之间进行选择。

理论家也试图生成或修改模型以适应任何新的数据，如果数据不能适应模型，化学家试图对模型做最小的改变以适应数据。在某些情况下，如果有很多数据不适合，化学家就会扔掉一个模型，随着时间的推移。

理论化学使用物理学来解释或预测化学观察。近年来，它主要是关于量子化学（将量子力学应用于化学中的问题）。理论化学的主要部分是电子结构、动力学和统计力学。

所有这些领域都被用于预测化学反应性的过程中。其他不太重要的研究领域包括对各阶段的大量化学的数学描述。理论化学家想要解释化学动力学（分子结合的途径）。

科学家们把很多这样的工作称为 "计算化学"。计算化学通常使用理论化学来研究工业和实际问题。计算化学的例子是近似化学测量的项目，如某些类型的后哈特里-福克、密度函数论、半经验方法（如PM3）或力场方法。一些化学理论家利用统计力学在量子世界的微观现象和系统的宏观大体属性之间建立联系。

理论化学的主要领域

量子化学

量子力学在化学中的应用

计算化学

计算机代码在化学中的应用

分子模型

建立分子结构模型的方法，不一定要参考量子力学。例如分子对接、蛋白质-蛋白质对接、药物设计、组合化学。

分子动力学

应用经典力学模拟原子和分子组合的原子核的运动。

分子力学

通过相互作用力的总和建立分子内和分子间相互作用势能表面的模型。

数学化学

用数学方法讨论和预测分子结构，不一定要参考量子力学。

理论化学动力学

对与反应性化学品相关的动态系统及其相应的微分方程进行理论研究。

化学信息学（又称化合信息学）

使用计算机和信息技术，应用于化学领域的一系列问题。

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历史上，研究人员利用理论化学来研究。

• 原子物理学：电子和原子核。
• 分子物理学：分子核周围的电子和分子核的运动。这个术语通常指的是对气相中由几个原子组成的分子的研究。但有些人认为，分子物理学也是以分子为单位研究化学品的大体特性。
• 物理化学和化学物理学：使用物理方法，如激光技术、扫描隧道显微镜等。这两个领域的正式区别是，物理化学是化学的一个分支，而化学物理学是物理学的一个分支。这并不是一个明显的区别。
• 多体理论：在有大量成分的系统中出现的效应。它的基础是量子物理学--主要是第二量子化形式主义--和量子电动力学。