Modelová chémia

Modelová chémia (chémia teoretického modelu) sa v kvantovej chémii definuje ako objektívny, jednoznačne definovaný a jednotne použiteľný teoretický model na výpočet vlastností chemického systému^[1]. Praktickou limitou jeho použiteľnosti je len kapacita počítača. Tento princíp má niekoľko dôsledkov.

Teoretický model musí byť jednotne definovaný pre každú skúmanú konfiguráciu jadier a elektrónov. To znamená, že špecifikovanie štruktúry molekuly postačuje na aproximatívne riešenie Schrödingerovej rovnice.
Teoretický model musí byť objektívny. Nemôže závisieť od určitých predpokladov, ktoré by platili pre niektoré systémy alebo reakcie, pretože by sa nedal použiť v systémoch a javoch, kde takéto predpoklady nie sú potrebné. Vo všeobecnosti nemá obsahovať špecifické procedúry pre určité typy molekúl.

Modelová chémia musí mať ďalšie dôležité vlastnosti:

Konzistencia vzhľadom na veľkosť: výsledky výpočtu systému molekúl navzájom nekonečne vzdialených sa musia rovnať súčtu výsledkov rovnakých výpočtov jednotlivých molekúl, ktoré sa vypočítali oddelene.
Reprodukovanie presného riešenia pre relevantný n-elektrónový problém: metóda musí poskytnúť výsledok, ktorý je čo najbližšie presnému riešeniu Schrödingerovej rovnice. Čo to znamená, špecificky závisí od teórie, ktorá charakterizuje metódu. Napríklad Hartreeho-Fockova metóda by mala byť (a je) schopná prakticky exaktne opísať systémy ako H²⁺ a HeH²⁺. CI metódy zahrnujúce biexcitácie by mali exaktne reprodukovať dvojelektrónový problém, metódy uvažujúce triexcitácie [napr. QCISD(T)] by mali exaktne opísať trojelektrónové systémy a pod.
Variačnosť: vypočítaná energia systému zvolenou metódou by mala byť hornou hranicou reálnej energie, ktorá vyplýva z exaktného riešenia Schrödingerovej rovnice.
Efektívnosť: výpočty pomocou takejto metódy musia byť efektívne a praktické s existujúcou počítačovou technológiou.
Presnosť: v ideálnom prípade by metóda mala poskytnúť veľmi presné kvantitatívne výsledky. Minimálnou požiadavkou je schopnosť metódy správne vystihnúť aspoň kvalitatívne zmeny molekulových vlastností v študovanej skupine molekúl. Modelová chémia je súčasťou používaného softvéru (napr. GAUSSIAN, HONDO, CADPAC a pod.). V každej metóde modelovej chémie sa musí definovať spôsob výpočtu (daný úrovňou teórie) a báza.^[2]^[3]^[4]^[5]

Referencie

Chemický portál

↑ Foresman, J. B., Frisch, Æ. Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, 3rd ed., Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2015. ISBN 978-1-935522-03-4
↑ Čársky, P., M. Urban, M. Ab initio výpočty v chemii, SNTL, Praha, 1985.
↑ Hehre, W. J., Radom, L., Schleyer, P. v. R., Pople, J. A. Ab Initio Molecular Orbital Theory, John Wiley, New York, 1986.
↑ Cramer, Ch. J. Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models 2nd Edition, Wiley New York 2004. ISBN 978-0470091821
↑ Höltje, H.-D., Sippl, W., Rognan, D., Folkers, G. Molecular Modeling. Basic Principles and Applications, 3rd Edition, Wiley-VCH 2008. ISBN 978-3-527-31568-0

[1] Foresman, J. B., Frisch, Æ. Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, 3rd ed., Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2015. ISBN 978-1-935522-03-4

[2] Čársky, P., M. Urban, M. Ab initio výpočty v chemii, SNTL, Praha, 1985.

[3] Hehre, W. J., Radom, L., Schleyer, P. v. R., Pople, J. A. Ab Initio Molecular Orbital Theory, John Wiley, New York, 1986.

[4] Cramer, Ch. J. Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models 2nd Edition, Wiley New York 2004. ISBN 978-0470091821

[5] Höltje, H.-D., Sippl, W., Rognan, D., Folkers, G. Molecular Modeling. Basic Principles and Applications, 3rd Edition, Wiley-VCH 2008. ISBN 978-3-527-31568-0

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]