Dinámica química
La dinámica química es una parte de la química física que estudia las interacciones entre las partículas que conforman las diferentes sustancias que intervienen en una reacción química y también los estudios sobre transporte y difusión de las sustancias químicas en un sistema o en la Naturaleza.
La dinámica química es una de las tres áreas de la química según el Informe Westheimer (1965), junto a la Química estructural y laquímica de síntesis. Su objetivo es el análisis de los procesos químicos desde una dimensión evolutiva, es decir, se encarga del estudio de la materia en el proceso de cambio químico y las causas de dichos procesos.
Las interacciones entre átomos, moléculas e iones son la causa explicativa de muchos fenómenos estudiados por esta rama de la química, como las propiedades de los sólidos, líquidos y gases; las transiciones de fase; la geometría durante las colisiones entre partículas; el estado de transición, los mecanismos de reacción, el equilibrio químico, etc.- ..............................................:https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Din%C3%A1mica_qu%C3%ADmica&printable=yes
La dinámica de reacciones químicas se ocupa de lograr la descripción de las reacciones químicas como procesos moleculares dependientes del tiempo. Se busca establecer, a partir de las propiedades moleculares, relaciones con las variables cinéticas macroscópicas que se usan para caracterizar experimentalmente el transcurso de las reacciones [1]. Teoría y experimento se complementan para este fin en situaciones como el análisis espectroscópico de especies reactivas, el cálculo y la observación de resonancias mecanocuánticas en reacciones y el estudio de la fotodisociación de especies aisladas.
Entre los intereses más recientes de investigación en dinámica de reacciones están los cálculos de la evolución de moléculas de reactivos preparadas en un estado cuántico hacia productos en estados individuales. Al no tener que promediar sobre condiciones iniciales se revelan detalles importantes de los procesos químicos que permiten el control de las reacciones químicas, teniendo en cuenta que la información detallada sobre el estado cuántico inicial permite inferir la evolución de la energía inicial del sistema y establecer su redistribución entre los diferentes grados de libertad durante la reacción [2]. El propósito de controlar las reacciones químicas se lleva a cabo mediante irradiación de las muestras reactivas con haces de luz láser; el control se puede lograr por excitación selectiva de modos vibracionales de un reactivo, aunque también hay alternativas como la interferencia cuántica entre diferentes caminos que conectan los mismos estados inicial y final de la reacción [3,4].
La dinámica cuántica es el marco teórico y metodológico para llevar a cabo los estudios computacionales que planteamos en los párrafos anteriores. La teoría del control cuántico está sufriendo un desarrollo rápido, pero aún hay limitaciones importantes para tratar sistemas interesantes en áreas amplias de la química, por ejemplo, el número de átomos que conforman los sistemas para los cuales se pueden resolver de manera completa las ecuaciones dinámicas cuánticas se mantiene actualmente alrededor de cinco, lo cual obliga a recurrir a aproximaciones clásicas y semiclásicas para tratar moléculas poliatómicas medianas y grandes, agregados, superficies y sistemas condensados, pero los procesos que comprenden transiciones electrónicas exigen tratamientos puramente cuánticos. En segundo lugar, mucha de la dinámica molecular computacional que se hace hoy en día está basada en la aproximación de Born-Oppenheimer, por lo tanto la calidad de los resultados numéricos del modelado de una reacción están limitados por la calidad de las superficies de energía
potencial (SEPs) de las moléculas involucradas. El cálculo de dichas superficies es una tarea difícil, especialmente cuando el número de átomos del sistema crece, porque se deben implementar métodos cuyo escalamiento con las dimensiones del problema no sea de tipo exponencial. En la última década se han hecho avances importantes en este sentido a partir de esquemas de interpolación [5].
El desarrollo reciente y rápido del método MCTDH (sigla en inglés para Método de Hartree Multiconfiguracional Dependiente del Tiempo) ha permitido la propagación eficiente de paquetes de ondas en problemas de múltiples dimensiones [6]. Puesto que en una reacción química no todos los grados de libertad moleculares participan con igual importancia, es conveniente implementar tratamientos de tipo sistema- baño que partan de la identificación sistemática de hamiltonianos de dimensionalidad reducida extensibles a hamiltonianos en todas las dimensiones del sistema. El uso de dichos hamiltonianos reducidos debería permitir la factorización de los grados de libertad, respetando los acoplamientos, sin necesidad de tratamientos posteriores, como ocurre en el caso del hamiltoniano CRS (sigla en inglés para hamiltoniano de superficie de reacción totalmente cartesiano) que se ha usado satisfactoriamente en varias aplicaciones de modelado del control laser de reacciones de carboximioglobina (ver O. Kühn, “Laser-Driven Dynamics and Quantum Control of Molecular Wavepackets”, en [6], capítulo 24).
Entre los intereses más recientes de investigación en dinámica de reacciones están los cálculos de la evolución de moléculas de reactivos preparadas en un estado cuántico hacia productos en estados individuales. Al no tener que promediar sobre condiciones iniciales se revelan detalles importantes de los procesos químicos que permiten el control de las reacciones químicas, teniendo en cuenta que la información detallada sobre el estado cuántico inicial permite inferir la evolución de la energía inicial del sistema y establecer su redistribución entre los diferentes grados de libertad durante la reacción [2]. El propósito de controlar las reacciones químicas se lleva a cabo mediante irradiación de las muestras reactivas con haces de luz láser; el control se puede lograr por excitación selectiva de modos vibracionales de un reactivo, aunque también hay alternativas como la interferencia cuántica entre diferentes caminos que conectan los mismos estados inicial y final de la reacción [3,4].
La dinámica cuántica es el marco teórico y metodológico para llevar a cabo los estudios computacionales que planteamos en los párrafos anteriores. La teoría del control cuántico está sufriendo un desarrollo rápido, pero aún hay limitaciones importantes para tratar sistemas interesantes en áreas amplias de la química, por ejemplo, el número de átomos que conforman los sistemas para los cuales se pueden resolver de manera completa las ecuaciones dinámicas cuánticas se mantiene actualmente alrededor de cinco, lo cual obliga a recurrir a aproximaciones clásicas y semiclásicas para tratar moléculas poliatómicas medianas y grandes, agregados, superficies y sistemas condensados, pero los procesos que comprenden transiciones electrónicas exigen tratamientos puramente cuánticos. En segundo lugar, mucha de la dinámica molecular computacional que se hace hoy en día está basada en la aproximación de Born-Oppenheimer, por lo tanto la calidad de los resultados numéricos del modelado de una reacción están limitados por la calidad de las superficies de energía
potencial (SEPs) de las moléculas involucradas. El cálculo de dichas superficies es una tarea difícil, especialmente cuando el número de átomos del sistema crece, porque se deben implementar métodos cuyo escalamiento con las dimensiones del problema no sea de tipo exponencial. En la última década se han hecho avances importantes en este sentido a partir de esquemas de interpolación [5].
El desarrollo reciente y rápido del método MCTDH (sigla en inglés para Método de Hartree Multiconfiguracional Dependiente del Tiempo) ha permitido la propagación eficiente de paquetes de ondas en problemas de múltiples dimensiones [6]. Puesto que en una reacción química no todos los grados de libertad moleculares participan con igual importancia, es conveniente implementar tratamientos de tipo sistema- baño que partan de la identificación sistemática de hamiltonianos de dimensionalidad reducida extensibles a hamiltonianos en todas las dimensiones del sistema. El uso de dichos hamiltonianos reducidos debería permitir la factorización de los grados de libertad, respetando los acoplamientos, sin necesidad de tratamientos posteriores, como ocurre en el caso del hamiltoniano CRS (sigla en inglés para hamiltoniano de superficie de reacción totalmente cartesiano) que se ha usado satisfactoriamente en varias aplicaciones de modelado del control laser de reacciones de carboximioglobina (ver O. Kühn, “Laser-Driven Dynamics and Quantum Control of Molecular Wavepackets”, en [6], capítulo 24).
La cinética química es un área de la fisicoquímica que se encarga del estudio de la rapidez de reacción, cómo cambia la rapidez de reacción bajo condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan mediante la reacción general (Difusión,ciencia de superficies, catálisis). La cinética química es un estudio puramente empírico y experimental; el área química que permite indagar en las mecánicas de reacción se conoce como dinámica química.- .........................................:https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=d0b4993db49118f98bb1cb8d50e4a575978df31d&writer=rdf2latex&return_to=Cin%C3%A9tica+qu%C3%ADmica
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