Química teórica

La química teórica es un complemento de la química experimental para explicar los cambios que sufre la materia ante una reacción química. Una diferencia importante entre la química teórica y la química experimental es que la química teórica se desarrolla a través de métodos matemáticos y computacionales usando conceptos de la física. Una parte de esta disciplina se encarga de estudiar la estructura electrónica de átomos, moléculas o sistemas cristalinos a nivel molecular a través de la función de onda o a través de la teoría del funcional de la densidad. Debido a la complejidad de obtener con precisión a la función de onda a través de la ecuación de Schrödinger, se tienen varios niveles de aproximación a la función de onda. Muchas de las aproximaciones como el método de Hartree-Fock, interacción de configuraciones, o multiconfiguraciones se basan en el método variacional. También son usados los métodos basados en la teoría de perturbaciones o cúmulos acoplados. Para sistemas moleculares de gran tamaño se aplican los métodos semiempíricos que han tenido auge en años recientes.

La mecánica molecular forma parte de la química teórica, pero en este caso no se tiene el detalle del comportamiento de los electrones en sistemas moleculares, a cambio la interacción entre los átomos se toma en cuenta a través de potenciales modelo, también conocidos como campos de fuerza. La ventaja de este método sobre los métodos de estructura electrónica se basa en el gran número de moléculas que puede considerar, lo cual permite realizar dinámicas moleculares con grandes intervalos de tiempo.

Es importante mencionar que la mecánica estadística es crucial dentro de los métodos teóricos ya que permite predecir efectos térmicos o valores promedio con el tiempo, los cuales son determinantes para el estudio de una reacción química.