Química Computacional

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Referência : Fernandes, F.M.S.S., (2015) Química Computacional, Rev. Ciência Elem., V3(2):131
Autores: Fernando Manuel Sebastião Silva Fernandes
Editor: Pedro Alexandrino Fernandes
DOI: [http://doi.org/10.24927/rce2015.131]


A Química Computacional é um ramo interdisciplinar da Química que serve todas as suas especialidades, tecnologias e indústrias afins. O objectivo da Química Computacional é o desenvolvimento e utilização de software dedicado à resolução de problemas químicos, bioquímicos, tecnológicos e industriais.

A vastidão do seu domínio leva a que se identifiquem algumas vertentes como a Modelação Molecular (ou Simulação Molecular), Quimiometria, Quimioinformática e Bioinformática que, embora com notáveis intersecções, sistematizam objectivos e métodos específicos:

(i) Cálculo de propriedades de moléculas reais ou ainda não sintetizadas, e de sistemas moleculares (sólidos, líquidos, gases, plasmas, interfaces e organismos biológicos). A gama de propriedades estende-se desde as estruturas electrónicas e conformações de moléculas isoladas até aos diferentes tipos de energia, dinâmica e reactividade de sistemas moleculares. Os fundamentos são teorias e modelos da mecânica clássica e quântica, do electromagnetismo e da termodinâmica estatística, cujos métodos computacionais típicos são: ab initio e DFT, mecânica e dinâmica moleculares, Monte Carlo, incluíndo os de cinética química e bioquímica, minimização de energia, análise conformacional e espectroscópica, integração e perturbação termodinâmicas, tratamento de erros e docking. Estes aspectos são usualmente associados à designação Modelação Molecular (ou Simulação Molecular).

(ii) Análise e tratamento da informação química, proveniente de experiências laboratoriais, monitorização instrumental/industrial e simulações, em tempo-real ou armazenada em bases de dados (tipicamente com números de entradas da ordem de vários milhões) para, por exemplo: (a) previsão de espectros (RMN, Infravermelho, Massa, etc.) que complementam a comprovação de sínteses químicas; (b) determinação de relações de estrutura-actividade molecular (QSAR); (c) planeamento e assistência de técnicas experimentais automatizadas (como a química combinatorial, “high-throughput screening” e “flowshops”) dirigidas à síntese de vários produtos em simultâneo, de interesse químico, agroquímico e farmacêutico; (d) determinação de sequências genéticas; (e) classificação automática de reacções químicas e bioquímicas; (f) reconhecimento de padrões; (h) controlo de qualidade e calibração instrumental.
A par de técnicas da modelação molecular, usam-se métodos mais específicos como a análise de componentes principais, optimização multivariada, redes neuronais artificiais, algoritmos genéticos, autómatos celulares e “expert systems” que, por sua vez, também são utilizados em muitos problemas de modelação molecular (minimização de energia, análise conformacional, estimativa de erros, regressão, ajustes não-paramétricos, concepção de novos materiais e fármacos, etc.). Estes aspectos, nas fronteiras entre a Química e as Estatística, Informática e Inteligência Artificial, associam-se aos nomes Quimiometria ou Quimioinformática e Bioinformática.

Referências

http://webpages.fc.ul.pt/~fmfernandes/QuimComp_AIQ2011/index.htm



Criada em 17 de Janeiro de 2012
Revista em 30 de Janeiro de 2012
Aceite pelo editor em 01 de Março de 2012