DFT-Kalkulationen

Die Berechnung von Atompositionen, somit Abständen und Bindungswinkeln, ermöglichen die Visualisierung der vollständigen Struktur eines Moleküls. Zusätzlich zur Molekülgeometrie ist die Darstellung der elektronischen Gegebenheiten (HOMO/LUMO-Kalkulationen und Darstellung der Grenzorbitale) aufschlussreich für die chemische Reaktivität, den genauen Ort der Reaktion eines Moleküls und die Art und Weise in der die chemischen Reaktionen stattfinden.

Mittlerweile sind derartige quantenchemische Rechnungen, die meist auf Basis der Dichtefunktionaltheorie (DFT) mit geeigneten Kombinationen aus Funktional und Basissatz erfolgen, für übliche nicht-polymere organische Moleküle mit leistungsfähigen, aber durchaus handelsüblichen Computern vom Schlage eines Gaming - PCs durchführbar. Die verwendete Software ist auf MS Windows und/oder LINUX-Installationen lauffähig und profitiert von der parallelen Nutzung einer möglichst hohen Anzahl von CPU-Kernen.

Die DFT-Rechnungen unterstützen darüber hinaus die Strukturermittlung neuer, ggf. auch hypothetischer organischer Substanzen, durch die Kalkulation von Infrarot-Molekülspektren (IR), aber auch Elektronenanregungsspektren (UV-Spektren) sowie Kernresonanz-Spektren (NMR). Letztgenannte Methode ist dabei für organische (Kohlenstoff-)Verbindungen besonders geeignet, da ¹³C- und ¹H-Spektroskopie direkt das organische Molekülgerüst widerspiegeln.