'''شیمی کوانتومی''' رشته‌ای از [[شیمی]] است که تمرکز اولیه آن بر روی کاربرد [[مکانیک کوانتومی]] در مدلهایمدل‌های فیزیکی و آزمایش‌های سیستمهایسیستم‌های شیمیایی می‌باشد. در اواخر قرن ۱۷ میلادی، [[نیوتن]] قوانین [[مکانیک کلاسیک]] برای حرکت اجسام ماکروسکوپی را کشف کرد. در اوایل [[قرن بیستم میلادی]] فیزیکدانان دریافتند که حرکت ذرات کوچک مثل هستهٔ اتم‌ها و الکترون‌ها را نمی‌توان با قوانین مکانیک کلاسیک توجیه کرد و از این رو توجیه حرکت این ذرات با مجموعه‌ای از قوانین به نام [[مکانیک کوانتوم]] انجام پذیرفت. شیمی کوانتوم قوانین مکانیک کوانتوم را در مسایل مربوط به شیمی مورد استفاده قرار می‌دهد.
تأثیرات شیمی کوانتوم در تمامی زیرشاخه‌های شیمی محسوس است.
شیمی‌فیزیکدانان از شیمی‌کوانتوم (به همراه ترمودینامیک آماری) برای محاسبهٔ خواص ترمودینامیکی گازها، توضیح طیف‌های مولکولی و نیز بدست آوردن تجربی برخی از خواص مولکول (مانند طول و زاویه پیوندها، ممان دوقطبی، تفاوت انرژی در صورتبندی‌های متفاوت و…) استفاده می‌کنند. شیمی‌آلی دانان از این علم به منظور تعیین پایداری مولکول‌ها، محاسبهٔ حد واسط واکنش‌ها، تحقیق مکانیزم انجام واکنش‌ها، پیشبینیپیش‌بینی خواص آروماتیکی ترکیبات و توجیه طیف‌های NMR استفاده می‌کنند. شیمی‌تجزیه‌دانان به طوربه‌طور گسترده از روش‌های طیف‌بینی استفاده می‌کنند. فرکانس‌ها و شدت خطوط طیفی به سادگی می‌توانند با شیمی‌کوانتوم درک و توجیه شوند. موارد استفادهٔ دیگر برای آن‌ها توضیح مکانیزم واکنش‌های الکتروشیمیایی است. شیمی‌معدنی‌دان‌ها از [[نظریه میدان لیگاند]]، و روش‌های تقریبی مکانیک کوانتوم برای توجیه خواص و انتقالات الکترونی در کمپلکس‌های [[فلزات واسطه]] استفاده می‌کنند.
هر چند که اندازهٔ بزرگ مولکول‌های زیستی استفاده از محاسبات کوانتومی را برای آن‌ها دشوار می‌سازد اما زیست‌شیمی‌پیشه‌ها به طوربه‌طور روزافزون از مطالعات کوانتومی بهره می‌برند. به خصوص در زمینهٔ پیوند بین آنزیم و سوبسترا و حلال‌پوشی مولکول‌های زیستی.
== ساختار الکترونیکی ==
خط ۱۳:
=== نظریه پیوند ظرفیت ===
{{اصلی|نظریه اوربیتال مولکولی}}
روشی برای مشخص‌کردن ساختار مولکولی است که در آن الکترون وابسته به یک پیوند خاص در نظر گرفته نمی‌شود، بلکه تمامی [[الکترون]]ها بصورتبه صورت مجموعه‌ای در تمامی مولکول در نظر گرفته می‌شود که در اثر کنش با هسته‌های اتم‌ها، در سرتاسر مولکول در حرکتند. در این تئوری، اوربیتال‌های مولکولی از [[اوربیتال اتمی|اوربیتال‌های اتمی]] ساخته می‌شوند و [[تابع موج]] [[اوربیتال مولکولی]] ψ<sub>f</sub> بصورتبه صورت سری زیر از جمع اوربیتال‌های اتمی χ<sub>i</sub> نوشته می‌شود:
نظریه‌ای در چارچوب [[مکانیک کوانتومی]] برای بررسی [[آرایش الکترونی|ساختار الکترونی]] مواد در [[سیستم بس ذره‌ای|سیستم‌های بس ذره‌ای]] است. در این نظریه، با معرفی [[تابعی]] جهان شمول انرژی و وردش گیریوردش‌گیری از آن، ویژگی‌های [[الکترون|الکترونی]] ماده (در اینجا [[چگالی الکترونی|چگالی الکترون]]) بدست می‌آید.<ref name="enwiki">[[:en:Density functional theory|ویکی‌پدیای انگلیسی]]</ref>
این نظریه ریشه در [[مدل توماس-فرمی]] دارد، و بر پایه دو قضیهٔ هوهنبرگ-کوهن بنا شده‌است. توضیح پدیده‌هایی مانند نیروهای بین‌مولکولی، بویژهبه ویژه [[نیروی واندروالسی]]، [[نوار ممنوعه]] در [[نیمه‌رسانا]]ها، انتقال بار در حالت برانگیخته و… با این روش بطور کامل امکان‌پذیر نیست و پژوهش برای ایجاد تغییراتی که این محدودیت‌ها را از بین ببرند ادامه دارد.<ref name="enwiki" />
