Kvantekjemi

Kvantekjemi er den delen av kjemien som angår anvendelse av kvantemekanikk til beskrivelsen av kjemiske systemer (molekyler og faste stoffer). Dette kan for eksempel være beskrivelse av elektronstruktur og energi. Disse resultatene brukes som bakgrunn for å beregne kjemiske egenskaper. Slike beregninger kan være ekstremt ressurskrevende, særlig for nøyaktige beregninger på store molekyler eller kondenserte systemer. I prinsippet kan alle observerbare størrelser bestemmes – deriblant energinivåer, dipolmomenter, likevektsgeometrier (bindingsvinkler og bindingsavstander) og vibrasjonsfrekvenser. Detaljerte modeller for reaksjoners forløp (reaksjonsmekanisme og -dynamikk) kan også beregnes med kvantekjemiske metoder.

Sentral i kvantekjemien er Born-Oppenheimer-tilnærmelsen, som antar at elektronenes og atomkjernenes bevegelser er uavhengig. Rent kvantefysiske fenomener, som for eksempel kvantetunnelering, vil dermed ikke bli beskrevet ved kvantekjemi, noe som blant annet gjør at infrarødspekteret for ammoniakk ikke kan beregnes eksakt.