quantenchemischen

Quantenchemie ist das Teilgebiet der Theoretischen Chemie, das die Quantenmechanik anwendet, um chemische Systeme zu beschreiben und vorherzusagen. Der Ausdruck quantenchemisch bezieht sich auf Aspekte, die durch Quantenchemie beschrieben werden, wie elektronische Strukturen, Reaktivität, Spektren und Potenzialenergien von Molekülen. Im Zentrum stehen die Lösungen der elektronischen Schrödinger-Gleichung im Rahmen der Born-Oppenheimer-Näherung, oft mithilfe von Näherungsverfahren und Basisfunktionen.

Zu den quantenchemischen Methoden gehören ab initio-Verfahren wie Hartree-Fock, post-Hartree-Fock-Verfahren (z. B. MP2, CCSD(T)) sowie die Dichtefunktionaltheorie (DFT). Daneben gibt es semi-empirische Ansätze, die Vereinfachungen nutzen, um Berechnungen für größere Systeme zu ermöglichen. Für Systeme mit stärkerer elektronischer Korrelation kommen mehrreferenzielle Methoden zum Einsatz.

Anwendungen finden sich in der Bestimmung von Geometrien, Energien, Reaktionsprofilen, Vibrations- und Elektronenspektren sowie in der Vorhersage von Reaktionsmechanismen, Photophysik und Materialeigenschaften. Quantenchemische Berechnungen liefern potenzielle Energieoberflächen, die Reaktionswege, Übergangszustände und Aktivierungsbarrieren beschreiben.

Die Quantenchemie ist wesentlich für moderne Chemie, beispielsweise in der Arzneistoffentwicklung, Katalyse, Materialwissenschaft und Umweltchemie. Mit zunehmender Rechentechnik werden auch größere Moleküle und zeitabhängige Phänomene untersucht, etwa TD-DFT für Excited States. Der Begriff quantenchemisch kennzeichnet somit Methoden, Modelle und Ergebnisse, die auf Quantenmechanik basieren und chemische Phänomene quantitativ beschreiben.