Kimia kuantum adalah sebuah cabang kimia teori, yang menerapkan mekanika kuantum (dan belakangan ini teori medan kuantum) untuk menangani masalah dalam kimia. Penjelasan perilaku elektron pada atom dan molekul
dalam kaitannya dengan kereaktifan adalah salah satu terapan kimia
kuantum. Kimia kuantum terletak di perbatasan antara kimia dan fisika, dan sumbangan yang berarti telah dicapai oleh ilmuwan dari kedua bidang tersebut.
Struktur elektron
Langkah pertama untuk memecahkan masalah kimia kuantum biasanya
dengan menyelesaikan persamaan Schrödinger (atau persamaan Dirac dalam
kimia kuantum relativitas) dengan Hamiltonian molekul elektron, yang
disebut sebagai penentuan struktur elektron molekul.
Model gelombang
Landasan mekanika kuantum dan kimia kuantum adalah model gelombang,
dimana suatu atom adalah inti bermuatan positif yang amat kecil dan
rapat namun masih dapat dibelah lagi, tidak seperti teori yang selama
ini dianut bahwa inti atom merupakan bagian terkecil dari suatu atom
yang tidak dapat dibelah lagi, yang dikelilingi oleh elektron.
Tidak seperti model sebelumnya, yaitu model Bohr tentang atom, model
gelombang menggambarkan elektron sebagai "awan" yang bergerak dalam orbitalmengelilingi
inti atom, dan letaknya dinyatakan dengan distribusi kebolehjadian dari
titik-titik diskrit. Kekuatan model ini terletak pada daya ramalnya.
Ikatan valensi
Walaupun dasar matematika kimia kuantum telah diletakkan oleh Schrödinger pada tahun 1926,
umum diterima bahwa perhitungan dalam kimia kuantum baru
sungguh-sungguh dilakukan oleh ilmuwan Jerman walter Heitler dan Fritz
London pada molekul hidrogen (H2) pada tahun 1927.
Metode Heitler dan London diperluas oleh kimiawan Amerika John C.
Slater dan Linus Pauling menjadi metode Ikatan-Valensi (VB) (atau Heitler-London-Slater-Pauling).
Pada metode ini, perhatian terutama diberikan pada interaksi
berpasangan antara atom-atom, dan dengan demikian metode ini terkait
erat dengan penggambaran ikatan oleh kimiawan.
contoh ikatan valensi pada senyawa air
Orbital molekul
Pendekatan alternatif dikembangkan pada tahun 1920
oleh Friedrich Hund dan Robert S. Mulliken, dimana elektron digambarkan
dengan fungsi matematika terdelokalisasi di seluruh molekul. Pendekatan
Hund-Mulliken atau metode orbital molekul (MO) kurang intuitif bagi kimiawan.
Teori fungsi kerapatan
Model Thomas-Fermi dikembangkan secara sendiri-sendiri oleh Thomas dan Fermi pada tahun 1927.
Hal ini merupakan usaha pertama untuk menggambarkan sistem
banyak-elektron berlandaskan kerapatan elektron, walaupun tidak terlalu
berhasil untuk menangani keseluruhan molekul. Metode meletakkan
landasan bagi teori fungsi kerapatan. Walaupun metode ini kurang dikembangkan dibandingkan dengan metoda Pasca-Hartree-Fock,
kebutuhan komputasi yang lebih rendah memungkinnya menangani molekul
poliatom yang lebih besar dan bahkan makromolekul, yang membuatnya
menjadi metode yang paling sering digunakan dalam kimia komputasi saat ini.
Dinamika molekul
Langkah lebih jauh dapat mencakup penyelesaian persamaan Schrödinger
dengan Hamiltonian molekul total untuk mengkaji gerakan molekul.
Penyelesaian langsung persamaan Schrödinger disebut dinamika molekul kuantum, dengan hampiran semiklasik disebut dinamika molekul semiklasik,
dan dalam kerangka mekanika klasik disebut dinamika molekul (MD).
Pendekatan statistik juga mungkin, misalnya dengan menggunakan metode Monte Carlo.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar