Quimica computacional

La química computacional 

es todo aquel aspecto de la química el cual es explicado mediante el uso de un ordenador y un software.Principalmente, se puede decir que es la evolución de la química teórica ya que su principal uso se centra en la aplicación de los métodos de cálculo para resolver ecuaciones y calcular propiedades a nivel molecular. Dado que la química computacional es útiles la comprensión de sistemas químicos, es utilizada como herramienta de aprendizaje y de respaldo en investigaciones experimentales.

 Ésta comprende dos grandes métodos, la mecánica molecular y la mecánica cuántica, siendo ésta última dereciente uso en la química computacional (década de los setentas) al ser incluida en los modelos teóricos y basada en la ecuaciónde Erwin Schrödinger.

 De la química computacional se puede obtener la información molecular necesaria para describir un sistema, dado que es utilizada para conocer estados intermediarios de reacción, ángulos de enlace, propiedades electrónicas de la molécula, etc. En la actualidad existen programas específicos para realizar cálculos de química computacional, los cuales difierenen el método de cálculo, así como en la exactitud y recursos computacionales necesarios

Métodos

Una fórmula molecular dada puede representar un número de moléculas isómeras. Cada isómero es un mínimo local de energía sobre la superficie (llamado energía potencial de superficie) creada de la energía total (energía de los electrones más la energía de repulsión de los núcleos) como una función de coordenadas de todos los núcleos. Un punto estacionario es una geometría tal que la derivada de la energía con respecto a todos los desplazamientos de los núcleos es cero.

 Un mínimo local (de energía) es un punto estacionario donde todos esos desplazamientos conducen a un aumento de energía. El más bajo mínimo local es llamado mínimo global y corresponde al isómero más estable. Si hay un cambio en una coordenada en particular que lleve a una disminución de la energía total en ambas direcciones el punto estacionario es un estado de transición y la coodenada es la coordenada de reacción. Este proceso de determinar los puntos estacionarios es llamado optimización geométrica.

La determinación de la estructura molecular vía optimización geométrica se convirtió en una rutina sólo cuando métodos eficientes para el cálculo de la primera derivada de la energía con respecto a todas las coordenadas atómicas estuviesen disponibles. 

La evaluación de las segundas derivadas permite la predicción de las frecuencias vibratorias suponiendo movimientos armónicos. Las frecuencias están relacionadas con los valores propios de la matriz de segundas derivadas (la matriz Hessiana). Si los valores propios son todos positivos, entonces las frecuencias son todas reales y el punto estacionario es un mínimo local. Si un valor propio es negativo (una frecuencia imaginaria), el punto estacionario es un estado de transición. 

Si más de un valor propio es negativo el punto estacionario es más coplejo aún, y usualmente de poco interés. Cuando se encuentra, es necesario mover la búsqueda fuera de él, si se está buscando un mínimo local y un estado de transición.....