molekyylikemiassa

Molekyylikemia on kemian ala, joka tutkii molekyylien koostumusta, rakennetta, ominaisuuksia ja reaktioita sekä niiden vuorovaikutuksia. Sen kohteena ovat sekä pienet että suuret organiset ja epäorgaaniset molekyylit sekä niiden ionit ja komplekssit. Molekyylikemia pyrkii ymmärtämään, miten atomit sitoutuvat toisiinsa ja miten sidos sekä kolmiulotteinen rakenne määrittävät aineen käytännön ominaisuudet ja reaktiivisuuden.

Keskeisiä teemoja ovat sidoskäyttäytyminen (kovalenttiset, ioniset ja metalliset sidokset), molekyylien geometrian ja stereokemian määrittäminen sekä elektronirakenteen ymmärtäminen. Teorian työkaluihin kuuluvat klassiset sidosmallit sekä molekyylien elektronirakenne kvanttiteorioiden kautta, kuten molekyyliorbitaaliteoria ja tiheysfunktio­teoria (DFT). Tutkimuksessa yhdistetään kokeelliset ja laskennalliset menetelmät molekyylien optimointiin ja reaktioiden mekanismien selvittämiseen.

Kokeellisia menetelmiä ovat muun muassa NMR- ja IR-spektroskopia sekä UV–Vis-spektroskopia, massaspektrometria ja röntgenkidekirjoitus (kristallografia). Teoreettisia ja laskennallisia välineitä ovat ab initio -menetelmät, DFT sekä molekyylidynamiikka, joita käytetään erityisesti reaktioiden polkujen ja lämpöominaisuuksien tutkimuksessa.

Molekyylikemia soveltuu laajasti lääkeaineiden suunnitteluun, materiaalitutkimukseen, katalyysiin sekä ympäristökemiaan. Alan tavoitteena on ymmärtää ja ennakoida molekyylien käyttäytymistä sekä kehittää uusia molekyylejä haluttujen ominaisuuksien saavuttamiseksi.