Isı, belirli sıcaklıktaki bir sistemin sınırlarından, daha düşük sıcaklıktaki bir sisteme, sıcaklık farkı nedeniyle geçen enerjidir. Isı, parçacıkların 40.000-400.000 hz./s titreşmesi ile oluşur. Isı da iş gibi bir enerji akışı biçimidir. Isı sistem sınırlarında ve geçiş durumunda iken belirlenebilir. Isı sistemin bir durum fonksiyonu değildir.
Nanoteknoloji, maddenin atomik, moleküler ayrıca supramoleküler seviyede kontrolüdür.
Organik kimya, organik bileşiklerin ve organik maddelerin yani karbon atomlarını içeren çeşitli formlardaki maddelerin yapısını, özelliklerini ve reaksiyonların bilimsel çalışmasını içeren, kimyanın bir alt dalıdır. Yapının incelenmesi yapısal formüllerini belirler. Özelliklerin incelenmesi, fiziksel ve kimyasal özellikleri ve davranışlarını anlamak için kimyasal reaktivitenin değerlendirilmesidir. Organik reaksiyonların incelenmesi doğal ürünlerin, ilaçların ve polimerlerin kimyasal sentezini ve bireysel organik moleküllerin laboratuvarda ve teorik çalışma yoluyla incelenmesidir.
Kimyasal formül, bir kimyasal birleşiği oluşturan atomlar hakkında detaylı ve açık bilgi veren bir yöntemdir. Moleküler bileşikler için, içindeki elementleri kimyasal sembolleriyle, o elementlerin sayısını da o atomun yanındaki sayılarla belirtirler. Eğer bir molekül, birden çok atom içeriyorsa, bu atomların nicelikleri, yanlarında altyazı olarak belirtilir. İyonik bileşikler ve moleküler olmayan maddeler içinse, atomların girdiği oranlar, bu altyazılarla belirtilir.
Linus Carl Pauling, Amerikalı kuantum kimyageri ve biyokimyager. Ayrıca kristalografer, moleküler biyolog ve tıp araştırmacısı olarak da bilinmektedir.
Hermann Staudinger, plastiklerle ilgili çalışmaları sebebiyle 1953 yılında Nobel Kimya Ödülü'nü almış olan Alman kimyager.
Kuantum Kimyası diğer adıyla Yeni Nicem, Kuantum mekaniğinin atom ve moleküllere uygulanması ile ilgilenen Kimya altdalıdır. Temel bir dal, yani saf Kimya olan Kuantum Mekaniği'nin bir uygulaması olduğundan uygulamalı Kimya dalı olarak değerlendirilebilir. Kuantum Kimyası'nda Schrödinger, Dirac, vb dalga denklemlerinin çözümüyle ilgilenilir. Ancak genellikle en çok tercih edilen, EM alan yokluğunda, spinsiz ve rölativistik olmayan Schrödinger denkleminin çözümüdür. Tek elektronlu sistemler dışında Schrödinger denklemi analitik olarak çözülemediğinden, çok elektronlu sistemler için nümerik çözümler yapılır. Kuantum Kimyası'nda bu nümerik çözümleri yapmak üzere çeşitli yöntemler vardır. Bunlar;
- Sıfırdan teorik yöntemler
- Yarı-ampirik yöntemler
- Yoğunluk fonksiyoneli yöntemleri
Akademik disiplinlere genel bir bakış ve güncel bir rehber olarak aşağıda ana hatlar verilmiştir:
Robert Sanderson Mulliken moleküler orbital kuramının, başka bir deyişle moleküllerin yapısının hesaplanmasının moleküler orbital yöntemiyle detaylandırılması, gelişmesini sağlayan Amerikalı fizikçi ve kimyacı. Dr Mulliken 1966 yılında kimya dalında Nobel Ödülü'nü almıştır. 1983 yılında ise Priestley Madalyasını almıştır.
Moleküler dinamik (MD), atomların ve moleküllerin fiziksel hareketlerini incelemek için bir bilgisayar simülasyon yöntemidir. Atomların ve moleküllerin sabit bir süre boyunca etkileşime girmesine izin verilir ve bu da sistemin dinamik evrimi hakkında bilgi verir. En yaygın versiyonda, atomların ve moleküllerin yörüngeleri, parçacıklar ve bunların potansiyel enerjileri arasındaki kuvvetlerin çoğu zaman atomlararası potansiyeller veya moleküler mekanik kuvvet alanları kullanılarak hesaplandığı, etkileşen parçacıkların bir sistemi için Newton'un hareket denklemlerinin sayısal olarak çözülmesiyle belirlenir. Metot ilk olarak 1950'lerin sonunda teorik fizik alanında geliştirildi, ancak günümüzde çoğunlukla kimyasal fizik, malzeme bilimi ve biyomoleküllerin modellenmesinde uygulanmaktadır.
Hesaplamalı kimya, kimya problemlerini çözmeye yardımcı olmak için bilgisayar simülasyonunu kullanan bir kimya dalıdır. Moleküllerin, katıların yapı ve özelliklerini hesaplamak için verimli bilgisayar programlarına dahil edilmiş teorik kimya yöntemlerini kullanır. Bu yöntemlerin kullanılmasının nedeni, hidrojen moleküler iyonu ile ilgili nispeten yeni sonuçlar dışında, kuantum çok-gövdeli(many-body) problemlerin analitik olarak çözülemez oluşudur. Hesaplama sonuçları normal olarak kimyasal deneylerle elde edilen bilgileri tamamlarken, bazı durumlarda gözlemlenmeyen kimyasal olayları da tahmin edebilmektedir. Yeni ilaç ve materyallerin tasarımında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bilgisayarlı dilbilim veya hesaplamalı dilbilim, doğal dilin istatistiksel veya kural tabanlı modelleme yöntemleriyle ve hesaplamalı bir perspektif ile inceleyen disiplinler arası bir bilgisayar bilimi alanıdır.
Kuantum kimyası bilgisayar programları, kuantum kimyası metodlarını uygulamak için bilgisayarlı kimyada kullanılır. Çoğu program, Hartree-Fock (HF) ve bazı post Hartree-Fock yöntemlerini içerir ve ayrıca yoğunluk fonksiyonları teorisi (DFT), moleküler mekanik veya yarı-ampirik kuantum kimyası metotlarını da içerebilirler. Bahsi geçen programlar arasında açık kaynaklı ve ticari yazılımlar bulunur. Bunların çoğu büyüktür, çoğu zaman birkaç ayrı program içerir ve uzun yıllar boyunca geliştirilmiştir.
Spartan, Wavefunction'ın moleküler modelleme ve bilgisayarlı kimya uygulamasıdır. Moleküler mekanik, yarı-ampirik yöntemler, ab initio modeller, yoğunluklu fonksiyonel modeller, post Hartree-Fock modeller, G3 (MP2) ve T1 içeren termokimyasal tarifler için kodlar içerir.
Moleküler modelleme, moleküllerin davranışını modellemek veya taklit etmek için kullanılan teorik ve bilgisayarlı tüm yöntemleri kapsar. Bu yöntemler, küçük kimya sistemlerinden büyük biyolojik moleküllere ve malzeme gruplarına kadar değişen moleküler sistemleri incelemek için bilgisayarlı kimya, ilaç tasarımı, bilgisayarlı biyoloji ve malzeme bilimi alanlarında kullanılmaktadır. En basit hesaplamalar elle yapılabilir, ancak kaçınılmaz olarak makul büyüklükteki herhangi bir sistemin moleküler modellemesini bilgisayarların yapması gerekir. Moleküler modelleme yöntemlerinin ortak özelliği, moleküler sistemlerin atom düzeyinde tanımlanmasıdır. Bu, atomları en küçük bireysel birim olarak muamele edilmesini içerebilir veya protonları ve nötronları kuarkları, kuarkları, gluonlarıyla beraber ve elektronları da fotonlarıyla beraber açıkça modellemeyi içerebilir.
Gaussian ilk kez Gauss 70 adında 1970 yılında Carnegie Mellon Üniversitesi'ndeki John Pople ve araştırma grubu tarafından yayınlanan genel amaçlı bilgisayarlı kimya yazılım paketi. 1970'ten beri sürekli olarak güncellendi. Programın güncel sürümü Gaussian 16'dır. Başlangıçta Quantum Chemistry Program Exchange aracılığıyla yayınlanan program, daha sonra Carnegie Mellon Üniversitesi'ne lisanslanmıştır ve 1987'den beri Gaussian, Inc. tarafından geliştirilmiştir.
Moleküler mekanik moleküler sistemleri modellemek için klasik mekaniği kullanır. Born-Oppenheimer yaklaşımının geçerli olduğu varsayılır ve tüm sistemlerin potansiyel enerjisi, kuvvet alanları kullanılarak nükleer koordinatların bir fonksiyonu olarak hesaplanır. Moleküler mekanik, boyutu birkaç atom büyüklüğünde olan sistemlerden tutun da milyonlarca atomdan oluşan büyük sistemlere kadar uygulanabilir.
Kuantum kimyasında elektronik yapı, sabit olan çekirdek tarafından oluşturulan elektrostatik alandaki elektronların hareket durumudur. Terim, hem elektronların dalga fonksiyonlarını hem de bu dalga fonksiyonları ile ilişkili enerjileri kapsar. Elektronik yapı, kuantum mekanik denklemlerinin yukarıda bahsedilen sabit çekirdek problemi için çözülmesi ile elde edilmektedir.
Polimer kimyası, polimerlerin ve makromoleküllerin kimyasal sentezine, yapısına ve kimyasal ve fiziksel özelliklerine odaklanan bir kimya alt disiplinidir. Polimer kimyasında kullanılan ilkeler ve yöntemler, organik kimya, analitik kimya ve fiziksel kimya gibi çok çeşitli diğer kimya alt disiplinleri aracılığıyla da uygulanabilir. Pek çok malzeme tamamen inorganik metaller ve seramiklerden DNA ve diğer biyolojik moleküllere kadar polimerik yapılara sahiptir, ancak polimer kimyası tipik olarak sentetik, organik bileşimler bağlamında anılır. Sentetik polimerler, genellikle plastik ve kauçuk olarak adlandırılan, günlük kullanımdaki ticari malzemeler ve ürünlerde her yerde bulunur ve kompozit malzemelerin ana bileşenleridir. Polimer kimyası, her ikisi de polimer fiziği ve polimer mühendisliğini kapsayacak şekilde tanımlanabilen daha geniş polimer bilimi veya hatta nanoteknoloji alanlarına da dahil edilebilir.
Profesör Dominic Tildesley İngiliz kimyager. Kimya lisans derecesini 1973 yılında Southampton Üniversitesi'nden aldı. 1976'da Oxford Üniversitesi'nde doktorasını tamamladı. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Penn State ve Cornell üniversitelerinde doktora sonrası araştırmalarda bulundu. Birleşik Krallık'taki Southampton Üniversitesi'ne döndükten sonra Teorik Kimya Profesörü oldu. 1996 yılında Bilgisayarlı kimya Profesörü unvanını da Imperial College London'dan aldı.