نمایش مبدأ برای شیمی کوانتومی

[[پرونده:Zero-photon dissociation.png|بندانگشتی|Zero photon]]
'''شیمی کوانتومی'''{{به انگلیسی|Quantum chemistry}} یا '''شیمی کوانتوم''' رشته‌ای از [[شیمی]] است که تمرکز اولیه آن بر روی کاربرد [[مکانیک کوانتومی]] در مدل‌های فیزیکی و آزمایش های [[سامانه]] های شیمیایی می‌باشد. در اواخر قرن ۱۷ میلادی، [[نیوتن]] قوانین [[مکانیک کلاسیک]] برای حرکت اجسام ماکروسکوپی را کشف کرد. در اوایل [[قرن بیستم میلادی]] فیزیکدانان دریافتند که جنبش ذرات کوچک همانند هستهٔ اتم‌ها و [[الکترون]] ها را نمی‌توان با قوانین مکانیک کلاسیک توجیه کرد و از این رو توجیه حرکت این ذرات با مجموعه‌ای از قوانین به نام [[مکانیک کوانتوم|مکانیک کوانتومی]] انجام پذیرفت. شیمی کوانتومی قوانین مکانیک کوانتومی را در مسایل مربوط به شیمی مورد استفاده قرار می‌دهد.
تأثیرات شیمی کوانتومی در تمامی [[زیرشاخه|زیرشاخه‌های]] شیمی محسوس است.

شیمی‌فیزیکدانان از شیمی‌کوانتومی (با [[ترمودینامیک آماری]]) برای محاسبهٔ خواص ترمودینامیکی گازها، توضیح [[طیف‌سنجی جذب اتمی|طیف‌]]<nowiki/>های مولکولی و نیز به‌دست آوردن تجربی برخی از خواص مولکول (مانند طول و زاویه پیوندها، ممان دوقطبی، تفاوت انرژی در صورتبندی‌های متفاوت و…) استفاده می‌کنند. و در حقیقت فیزیکدان کوانتمی محسوب می‌شوند. شیمی‌آلی دانان از این علم به منظور تعیین پایداری مولکول‌ها، محاسبهٔ حد واسط واکنش‌ها، تحقیق مکانیزم انجام واکنش‌ها، پیش‌بینی خواص آروماتیکی ترکیبات و توجیه طیف‌های NMR استفاده می‌کنند. شیمی‌تجزیه‌دانان به‌طور گسترده از روش‌های [[طیف‌بینی]] استفاده می‌کنند. فرکانس‌ها و شدت خطوط طیفی به سادگی می‌توانند با شیمی‌کوانتومی درک و توجیه شوند. موارد استفادهٔ دیگر برای آن‌ها توضیح مکانیزم واکنش‌های [[الکتروشیمی|الکتروشیمیایی]] است. شیمی‌معدنی‌دان‌ها از [[نظریه میدان لیگاند]]، و روش‌های تقریبی مکانیک کوانتومی برای توجیه خواص و انتقالات الکترونی در کمپلکس‌های [[فلزات واسطه]] استفاده می‌کنند.

هر چند که اندازهٔ بزرگ مولکول‌های زیستی استفاده از [[محاسبات کوانتومی]] را برای آن‌ها دشوار می‌سازد اما زیست‌شیمی‌پیشه‌ها به‌طور روزافزون از مطالعات کوانتومی بهره می‌برند. به خصوص در زمینهٔ پیوند بین [[آنزیم]] و سوبسترا و حلال‌پوشی مولکول‌های زیستی.

== ساختار الکترونیکی ==
[[پرونده:Butadien4.jpg|بندانگشتی|اوربیتال π ضد پیوند بوتادین]]

=== نظریه پیوند ظرفیت ===
{{اصلی|نظریه پیوند ظرفیت}}
یکی از دو نظریه بنیادین [[مکانیک کوانتوم|مکانیک کوانتومی]] برای توصیف [[پیوند شیمیایی]] است. این نظریه، چگونگی درهم‌آمیزی [[اوربیتال اتمی|اوربیتال‌های اتمی]] در یک اتم مجزا را در هنگام شکل‌گیری یک مولکول بیان می‌دارد. در مقابل، [[نظریه اوربیتال مولکولی]] [[اوربیتال]]‌ها را در سراسر یک [[مولکول]] تسری می‌دهد.

=== نظریه اوربیتال مولکولی ===
{{اصلی|نظریه اوربیتال مولکولی}}
روشی برای مشخص‌کردن ساختار مولکولی است که در آن الکترون وابسته به یک پیوند خاص در نظر گرفته نمی‌شود، بلکه تمامی [[الکترون]]ها به صورت مجموعه‌ای در تمامی مولکول در نظر گرفته می‌شود که در اثر کنش با هسته‌های اتم‌ها، در سرتاسر مولکول در حرکتند. در این تئوری، اوربیتال‌های مولکولی از [[اوربیتال اتمی|اوربیتال‌های اتمی]] ساخته می‌شوند و [[تابع موج]] [[اوربیتال مولکولی]] ψ<sub>f</sub> به صورت سری زیر از جمع اوربیتال‌های اتمی χ<sub>i</sub> نوشته می‌شود:
{{وسط‌چین}}
<math> \psi_j = \sum_{i=1}^{n} c_{ij} \chi_i</math>
{{پایان}}
که در آن [[ضریب]]‌های c<sub>ij</sub> نشانگر وزن هر اوربیتال اتمی، در اوربیتال مولکولی‌ست و مقدارشان با جایگذاری رابطه بالا در [[معادله شرودینگر]] و بکاربردن [[اصل دگرگونی]] به‌دست می‌آید (ببینید:[[روش اوربیتال مولکولی هوکل|روش هوکل]]). این روش [[ترکیب خطی اوربیتال‌های اتمی]] نام دارد. تئوری اوربیتال مولکولی را می‌توان تئوری‌ای در مقابل [[تئوری پیوند ظرفیت]] دانست.

=== نظریه تابع چگالی ===
{{اصلی|نظریه تابعی چگالی}}
نظریه‌ای در چارچوب [[مکانیک کوانتومی]] برای بررسی [[آرایش الکترونی|ساختار الکترونی]] مواد در [[سیستم بس ذره‌ای|سیستم‌های بس ذره‌ای]] است. در این نظریه، با معرفی [[تابعی]] جهان شمول انرژی و وردش‌گیری از آن، ویژگی‌های [[الکترون|الکترونی]] ماده (در اینجا [[چگالی الکترونی|چگالی الکترون]]) به‌دست می‌آید.<ref name="enwiki">[[:en:Density functional theory|ویکی‌پدیای انگلیسی]]</ref>

این نظریه ریشه در [[مدل توماس-فرمی]] دارد، و بر پایه دو قضیهٔ هوهنبرگ-کوهن بنا شده است. توضیح پدیده‌هایی مانند نیروهای بین‌مولکولی، به ویژه [[نیروی واندروالسی]]، [[نوار ممنوعه]] در [[نیمه‌رسانا]]ها، انتقال بار در [[حالت برانگیخته]] و… با این روش به‌طور کامل امکان‌پذیر نیست و پژوهش برای ایجاد تغییراتی که این محدودیت‌ها را از بین ببرند ادامه دارد.<ref name="enwiki"/>

== جستارهای وابسته ==
{{چندستونه}}
* [[فیزیک اتمی]]
* [[شیمی محاسباتی]]
* [[فیزیک ماده چگال]]
* [[مدل‌سازی مولکولی]]
* [[شیمی‌فیزیک]]
* [[فیزیک نظری]]
{{colend}}

== منابع ==
{{پانویس}}
Wikipedia contributors, "Quantum chemistry," Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Quantum_chemistry&oldid=195679847 (accessed March 6, ۲۰۰۸).

{{نوار درگاه|دانش|شیمی}}
{{علم شیمی}}
{{موضوعات مکانیک کوانتومی}}
{{داده‌های کتابخانه‌ای}}

[[رده:شیمی کوانتومی| ]]
[[رده:شیمی نظری]]
[[رده:شیمی‌فیزیک]]