Hesablama kimyası

**Hesablama kimyası** — kimyəvi sistemlərin quruluşunu, xüsusiyyətlərini və reaksiyalarını öyrənmək üçün riyazi modellərdən, nəzəri kimya üsullarından və kompüter simulyasiyalarından istifadə edən elmi sahə. Bu sahə kimya, fizika, riyaziyyat və informatikanın metodlarını birləşdirərək molekulların davranışını və kimyəvi prosesləri nəzəri və hesablama üsulları ilə izah edir. Hesablama kimyası laboratoriya təcrübələrini tamamlayan və bəzən onları əvəz edən mühüm tədqiqat alətinə çevrilmişdir.

Hesablama kimyası molekulların enerjisini, elektron quruluşunu, kimyəvi rabitələrin xüsusiyyətlərini və reaksiyaların mexanizmlərini modelləşdirməyə imkan verir. Bu sahə xüsusilə materialşünaslıq, farmasevtika, kataliz və nanokimya kimi sahələrdə geniş tətbiq olunur.

## Tarixi
Hesablama kimyasının əsasları XX əsrin əvvəllərində kvant mexanikasının inkişafı ilə qoyulmuşdur. Elektronların və atomların davranışını izah edən nəzəri modellərin yaradılması kimyəvi sistemlərin riyazi üsullarla tədqiqinə imkan yaratdı.

1920–1930-cu illərdə kvant mexanikasının kimyaya tətbiqi nəticəsində atom və molekulların elektron quruluşunun hesablanması mümkün oldu. Bu sahənin inkişafında nəzəri kimyaçılar mühüm rol oynamışdır.

1960-cı illərdən etibarən kompüter texnologiyalarının inkişafı ilə molekulların və kimyəvi reaksiyaların modelləşdirilməsi daha geniş tətbiq olunmağa başladı. 1970–1980-ci illərdə yeni hesablama metodlarının yaranması hesablama kimyasını müstəqil elmi sahəyə çevirdi.

1990-cı illərdən başlayaraq yüksək məhsuldarlıqlı hesablama sistemlərinin və xüsusi proqram paketlərinin inkişafı bu sahənin sürətli inkişafına səbəb oldu. Bu dövrdə böyük molekulyar sistemlərin modelləşdirilməsi və simulyasiyası mümkün oldu.

## Nəzəri əsaslar
Hesablama kimyası əsasən nəzəri kimyanın prinsiplərinə və riyazi modellərə əsaslanır. Bu sahədə kimyəvi sistemlərin xüsusiyyətləri fizika qanunlarına uyğun olaraq təsvir edilir.

Elektronların davranışı kvant mexanikası qanunları ilə izah olunur. Bu yanaşma molekulların elektron quruluşunu, kimyəvi rabitələri və reaksiyaların energetikasını hesablamağa imkan verir.

Bununla yanaşı, daha böyük molekulyar sistemlərin öyrənilməsi üçün klassik mexanika modellərindən də istifadə olunur. Bu modellər atomların və molekulların hərəkətini təxmini şəkildə təsvir etməyə kömək edir.

## Əsas metodlar
Hesablama kimyasında müxtəlif nəzəri və riyazi metodlardan istifadə olunur. Bu metodlar kimyəvi sistemlərin mürəkkəbliyinə və tədqiqatın məqsədinə görə seçilir.

### Kvant kimyası metodları
Kvant kimyası metodları molekulların elektron quruluşunun hesablanmasına əsaslanır. Bu metodlar elektronların dalğa funksiyasını və enerji səviyyələrini müəyyənləşdirməyə imkan verir.

Bu yanaşma atom və molekulların sabitliyini, rabitələrin gücünü və kimyəvi reaksiyaların mexanizmini öyrənmək üçün istifadə olunur.

### Molekulyar mexanika
Molekulyar mexanika atomları klassik fizikanın qanunlarına uyğun olaraq modelləşdirir. Bu metodda atomlar kürəciklər, kimyəvi rabitələr isə yaylar kimi təsvir edilir.

Bu yanaşma böyük biomolekulların, zülalların və polimerlərin quruluşunun modelləşdirilməsi üçün geniş istifadə olunur.

### Molekulyar dinamika
Molekulyar dinamika atomların və molekulların zaman daxilində hərəkətini simulyasiya edən üsuldur. Bu metod molekulların temperatur, təzyiq və digər fiziki şəraitlərdə necə davrandığını öyrənməyə imkan verir.

Bu yanaşma xüsusilə biokimyəvi sistemlərin və materialların dinamik xüsusiyyətlərinin tədqiqində istifadə olunur.

### Monte Karlo metodları
Monte Karlo metodları statistik modelləşdirməyə əsaslanır və təsadüfi nümunələrdən istifadə etməklə kimyəvi sistemlərin ehtimal xarakterli davranışını öyrənir. Bu metodlar kompleks molekulyar sistemlərin termodinamik xüsusiyyətlərini təhlil etmək üçün tətbiq olunur.

## Proqram təminatı
Hesablama kimyasında müxtəlif proqram paketləri istifadə olunur. Bu proqramlar molekulyar quruluşların optimallaşdırılması, enerji hesablamaları və reaksiyaların modelləşdirilməsi üçün nəzərdə tutulmuşdur.

Bu sahədə istifadə olunan proqram təminatına kvant kimyası proqramları, molekulyar dinamika simulyatorları və molekulyar vizuallaşdırma sistemləri daxildir. Bu proqramlar tədqiqatçılara mürəkkəb molekulyar sistemləri analiz etməyə və nəticələri vizual şəkildə təqdim etməyə imkan verir.

## Həmçinin bax
* Nəzəri kimya
* Kvant kimyası
* Bioinformatika
* Molekulyar dinamika

## İstinadlar