Concept

Chimie théorique

Theoretical chemistry is the branch of chemistry which develops theoretical generalizations that are part of the theoretical arsenal of modern chemistry: for example, the concepts of chemical bonding, chemical reaction, valence, the surface of potential energy, molecular orbitals, orbital interactions, and molecule activation. Theoretical chemistry unites principles and concepts common to all branches of chemistry. Within the framework of theoretical chemistry, there is a systematization of chemical laws, principles and rules, their refinement and detailing, the construction of a hierarchy. The central place in theoretical chemistry is occupied by the doctrine of the interconnection of the structure and properties of molecular systems. It uses mathematical and physical methods to explain the structures and dynamics of chemical systems and to correlate, understand, and predict their thermodynamic and kinetic properties. In the most general sense, it is explanation of chemical phenomena by methods of theoretical physics. In contrast to theoretical physics, in connection with the high complexity of chemical systems, theoretical chemistry, in addition to approximate mathematical methods, often uses semi-empirical and empirical methods. In recent years, it has consisted primarily of quantum chemistry, i.e., the application of quantum mechanics to problems in chemistry. Other major components include molecular dynamics, statistical thermodynamics and theories of electrolyte solutions, reaction networks, polymerization, catalysis, molecular magnetism and spectroscopy. Modern theoretical chemistry may be roughly divided into the study of chemical structure and the study of chemical dynamics. The former includes studies of: electronic structure, potential energy surfaces, and force fields; vibrational-rotational motion; equilibrium properties of condensed-phase systems and macro-molecules. Chemical dynamics includes: bimolecular kinetics and the collision theory of reactions and energy transfer; unimolecular rate theory and metastable states; condensed-phase and macromolecular aspects of dynamics.

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Surface d'énergie potentielle
Une surface d'énergie potentielle est généralement utilisée dans l'approximation adiabatique (ou approximation de Born-Oppenheimer) en mécanique quantique et mécanique statistique afin de modéliser les réactions chimiques et les interactions dans des systèmes chimiques et physiques simples. Le nom de « (hyper)surface » provient du fait que l'énergie totale d'un système atomique peut être représentée comme une courbe ou une surface, pour laquelle les positions atomiques sont des variables.
Chimie mathématique
La chimie mathématique est le domaine de la chimie théorique consacré aux applications des mathématiques à la chimie. Elle concerne principalement la modélisation mathématique de phénomènes chimiques. La première tentative de mathématiser la chimie a été faite par Mikhaïl Lomonossov (1711-1765). Son manuscrit Elementa Chimiae Mathematicae (éléments de chimie mathématique, en latin) a été retrouvé après sa mort parmi ses papiers. Apparemment, Lomonosov, inspiré par les travaux de Principia I.
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