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Química Computacional

Química Computacional
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Concepto:La química computacional es una disciplina que se extiende más allá de los límites tradicionales que separan la Química, la Física, la Biología y la Ciencia de la Computación.

La Química Computacional utiliza los programas y métodos existentes para aplicarlos a la resolución de problemas químicos específicos.

Definición

La química computacional es una disciplina de la Química cuyo objetivo es la creación y utilización de programas informáticos que sirvan al propósito de estudiar las propiedades de las moléculas y, en menor menor grado, de los sólidos extendidos.

Aspectos que incluye

  • El modelado molecular
  • Los métodos computacionales
  • El diseño molecular asistido por ordenador.
  • Las bases de datos químicas.
  • El diseño de síntesis orgánica.
  • La búsqueda de datos en bases químicas.

Los Métodos Matemáticos

La Química Computacional abarca un amplio rango de métodos matemáticos que pueden dividirse en dos grandes categorías:

  • La mecánica molecular: que aplica las leyes de la física clásica al núcleo molecular sin

considerar explícitamente a los electrones.

molécula con un tratamiento directo de la estructura electrónica y que se subdivide a su vez en dos clases, según el tratamiento realizado, métodos semiempíricos y métodos ab initio ("desde el principio").

Uso de métodos aproximados

En principio, es posible usar un método considerado "exacto" y aplicarlo a todas las moléculas. No obstante, aunque se trata de métodos suficientemente conocidos y disponibles en muchos paquetes de aplicaciones de software, el coste computacional aumenta de forma factorial (es decir, aún más rápido que de forma exponencial) en función del número de electrones de la molécula. Por tal motivo existen métodos aproximados que buscan el equilibrio entre precisión y coste computacional. La Química Computacional puede calcular con mucha precisión y costos moderados las propiedades de aquellas moléculas que tienen hasta 10 electrones. El estudio de moléculas con algunas docenas de electrones únicamente se puede abordar mediante métodos basados en la aproximación, como es el caso de la "teoría del funcional de la densidad". Los sistemas aún mayores, como moléculas que contienen metales pesados, sistemas tridimensionales o enzimas, únicamente se pueden manejar de forma diversa, concentrando el interés en alguna zona determinada del espacio o en algunos electrones en particular, y permitiendo que el resto de ellos se reproduzca mediante pseudopotenciales, por cargas eléctricas puntuales, o por campos de fuerzas clásicos: son los llamados métodos híbridos QM/MM (anglicismo que significa "Quantum Mechanics / Molecular Mechanics" o, en español, "Mecánica Cuántica / Mecánica Molecular").

Aplicaciones

La química computacional se puede aplicar a:

  • La representación computacional de estructuras tales como los átomos y las moléculas,
  • El almacenamiento, estructuración y búsqueda de información sobre entidades químicas,
  • La identificación de pautas, tendencias y relaciones entre las diferentes estructuras químicas y sus propiedades
  • El estudio de estructuras basadas en la simulación de campos de fuerzas
  • Los modelos para favorecer una síntesis eficiente de compuestos
  • El diseño de moléculas que interactúen entre ellas, sobre todo para el diseño de fármacos

Fuentes

Principios de Química Computacional 3 Edición.pdf

enciclopedia/quimica_computacional