La chimie computationnelle est une branche de la chimie qui utilise la simulation informatique pour aider \u00e0 r\u00e9soudre des probl\u00e8mes chimiques. Il utilise des m\u00e9thodes de chimie th\u00e9orique, int\u00e9gr\u00e9es \u00e0 des programmes informatiques efficaces, pour calculer les structures et les propri\u00e9t\u00e9s des mol\u00e9cules et des solides. Cela est n\u00e9cessaire car, hormis des r\u00e9sultats relativement r\u00e9cents concernant l\u2019ion mol\u00e9culaire hydrog\u00e8ne, le probl\u00e8me quantique \u00e0 N corps ne peut pas \u00eatre r\u00e9solu analytiquement, encore moins sous une forme ferm\u00e9e.<\/p>\n
Le concept de chimie computationnelle remonte \u00e0 l\u2019aube des ordinateurs. L'ENIAC, consid\u00e9r\u00e9 comme le premier ordinateur \u00e9lectronique \u00e0 usage g\u00e9n\u00e9ral, a \u00e9t\u00e9 initialement utilis\u00e9 pour effectuer des calculs pour le projet de bombe \u00e0 hydrog\u00e8ne dans les ann\u00e9es 1940.<\/p>\n
Le terme \u00ab chimie computationnelle \u00bb a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour la premi\u00e8re fois dans un article de 1970 par le chimiste Harden M. McConnell, dans lequel il d\u00e9crivait une m\u00e9thode de calcul de la distribution \u00e9lectronique dans les mol\u00e9cules. Cependant, les bases th\u00e9oriques avaient \u00e9t\u00e9 pos\u00e9es dans les ann\u00e9es 1920 et 1930 avec le d\u00e9veloppement de la m\u00e9canique quantique. L\u2019adoption de m\u00e9thodes de chimie computationnelle s\u2019est acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e avec l\u2019av\u00e8nement d\u2019ordinateurs num\u00e9riques abordables dans les ann\u00e9es 1960 et 1970.<\/p>\n
La chimie computationnelle implique l'utilisation de diverses m\u00e9thodes th\u00e9oriques et outils logiciels pour comprendre la structure et les propri\u00e9t\u00e9s des mol\u00e9cules et des mat\u00e9riaux. Ces m\u00e9thodes peuvent pr\u00e9dire des ph\u00e9nom\u00e8nes qui n\u2019ont pas encore \u00e9t\u00e9 observ\u00e9s en laboratoire ou expliquer les raisons sous-jacentes d\u2019un comportement observ\u00e9.<\/p>\n
Ces outils fournissent des informations sur un large \u00e9ventail de ph\u00e9nom\u00e8nes chimiques, notamment la g\u00e9om\u00e9trie mol\u00e9culaire, les longueurs et angles de liaison, les fr\u00e9quences de vibration, les transitions \u00e9lectroniques et les propri\u00e9t\u00e9s thermodynamiques. Ils permettent \u00e9galement d\u2019\u00e9tudier les r\u00e9actions, aussi bien en phase gazeuse qu\u2019en solution, en mod\u00e9lisant les surfaces d\u2019\u00e9nergie potentielle et les chemins de r\u00e9action.<\/p>\n
La chimie computationnelle repose sur les principes de la m\u00e9canique quantique, qui d\u00e9crivent le comportement des atomes et des particules \u00e0 l'\u00e9chelle nanom\u00e9trique. Deux \u00e9quations importantes qui guident les calculs de chimie computationnelle sont l'\u00e9quation de Schr\u00f6dinger et l'approximation de Born-Oppenheimer.<\/p>\n
Le c\u0153ur d\u2019un logiciel de chimie computationnelle est l\u2019algorithme qui r\u00e9sout ces \u00e9quations pour un syst\u00e8me d\u2019int\u00e9r\u00eat. Le logiciel repr\u00e9sente math\u00e9matiquement le syst\u00e8me mol\u00e9culaire et l'ordinateur r\u00e9sout les \u00e9quations de mani\u00e8re it\u00e9rative jusqu'\u00e0 ce qu'il parvienne \u00e0 une solution coh\u00e9rente avec les principes de la m\u00e9canique quantique.<\/p>\n
Les principales caract\u00e9ristiques de la chimie computationnelle comprennent\u00a0:<\/p>\n
Les m\u00e9thodes de chimie computationnelle sont g\u00e9n\u00e9ralement class\u00e9es en deux types principaux : ab initio et semi-empirique.<\/p>\n