كاربرد شبيه‌سازي رايانه‌اي در كاتاليزگرهاي پلي‌اولفيني از نوع زيگلر-ناتا

Application of Computational Modelling in Ziegler-Natta Type Polyolefin Catalysts

شيمي محاسباتي شاخه‌اي از شيمي است كه با استفاده از شبيه‌سازي رايانه‌اي سعي در حل مسائل شيمي دارد. در اين روش، فن‌هاي موجود در شيمي نظري به‌كار گرفته مي‌شوند، به‌طوري كه در آن از رايانه براي بررسي ساختار و خواص مولكول‌ها استفاده مي‌شود. نمونه‌هايي از اين خواص شامل ويژگي‌هاي ساختاري، انرژي (برهم‌كنش)، توزيع بار الكتروني، ممان دوقطبي و بسامدهاي ارتعاشي هستند. روش‌هاي شيمي محاسباتي از محدوده بسيار دقيق تا بسيار تقريبي را در بر مي‌گيرد و عمدتاً شامل روش‌هاي آغازين و روش‌هاي نيمه‌تجربي هستند. در روش آغازين به‌طور كامل از مكانيك كوانتومي و ثابت‌هاي فيزيكي استفاده مي‌شود، در حالي كه در روش‌هاي نيمه‌تجربي، عامل‌هاي تجربي نيز به‌كار گرفته مي‌شوند. با آنكه نتايج محاسبات به‌طور معمول مكمل اطلاعات به‌دست آمده از آزمايش‌هاي شيميايي است، در برخي از موارد مي‌تواند پديده‌هاي شيميايي را پيش‌بيني كند كه تاكنون مشاهده نشده يا انجام آن‌ها در آزمايشگاه امكان‌پذير نيست. به‌دليل اهميت ويژه شيمي محاسباتي در حل مسائل شيميايي، به‌ويژه واكنش‌هاي كاتاليزگري، در اين مقاله بدان توجه شده است. نخست درباره روش‌هاي موجود در شيمي محاسباتي و نرم‌افزارهاي مربوط توضيحاتي ارائه مي‌شود. سپس، به كاربرد اين روش در واكنش‌هاي پليمرشدن كاتاليزي اولفين‌ها با استفاده از كاتاليزگرهاي زيگلر-ناتا پرداخته مي‌شود كه جزء مهم‌ترين واكنش‌هاي شيميايي شناخته شده هستند.

Computational chemistry is a branch of chemistry which uses computer simulation to assist in solving chemical problems. In this technique, the methods of theoretical chemistry, incorporated into efficient computer programs, are used in order to calculate the structures and properties of molecules. Examples of such properties are structural parameters, (interaction) energies, electronic charge distributions, dipoles and higher multiple moments and vibrational frequencies. Computational chemistry methods range from highly accurate to very approximate methods which mainly include Ab initio and semi-empirical methods. Ab initio methods are based entirely on quantum mechanics and basic physical constants. Other methods are called empirical or semi-empirical, because they employ additional empirical parameters. While computational results normally complement the information obtained by chemical experiments, it can in some cases predict infeasible and undone chemical reactions. Due to the importance of computational chemistry in solving and predicting chemical reactions, especially catalytic reactions, this article is dedicated to this issue. First, the computational chemistry software and methods will be described in brief. Then, the application of computational chemistry in polymers is reviewed with special focus on Ziegler-Natta catalytic olefin polymerization reactions.