计算化学是根据基本的物理化学理论(通常指量子化学、统计热力学及经典力学)及大量的数值运算方式,应用计算机技术,通过理论计算研究化学反应的机制和速率,总结和预见化学物质结构和性能关系的规律的学科。计算化学是化学、计算机科学、物理学、生命科学、材料科学以及药学等多学科交叉融合的产物,而化学则是其中的核心学科。可以用来解释实验中各种化学现象,了解、分析实验结果,预测化学反应方向,还可以用来验证、测试、修正或发展较高层次的化学理论。准确高效的理论计算方法也是计算化学领域中非常重要的一部分。近二十年来,计算机技术的飞速发展和理论计算方法的进步使理论与计算化学逐渐成为一门新兴的学科。今天,理论化学计算和实验研究的紧密结合大大改变了化学作为纯实验科学的传统印象,有力地推动了化学各个分支学科的发展。随着人们对“化学不再是纯实验科学”论断认识的不断提高,计算化学将在各个化学研究领域和交叉学科领域发挥作用。特别是随着当前世界学科前沿的发展趋势,材料、生命、医药、环境等学科越来越被政府和科学家们重视,计算化学也将在这几个方面发挥重大作用。
计算化学在化学领域中有着广泛的应用,通过对具体的分子系统进行理论分析和计算,从而能比较准确地回答有关稳定性、反应机理等基本化学问题。如今计算化学已被广泛应用于材料、催化和生物制药等研究领域,其方法和结果都显示出了其他研究手段无法比拟的优越性。
计算化学在化学化工中的成功应用
催化化学
化学反应机理
材料与能源科学