Sí, es posible modelo de reacciones químicas con QM. En química cuántica, a menudo se resuelve la ecuación de Schrödinger de la Hamiltoniano molecular asumiendo el Born-Oppenheimer aproximación. Dentro de esta aproximación, la energía es una función de las coordenadas de los núcleos atómicos. Por lo tanto, el modelo de una reacción puede seguir el de menor energía de ruta a partir de las coordenadas atómicas de los reactivos a los productos.
Ahora, lo complejo que puede las reacciones y aún ser computacionalmente factible modelo? Eso depende de dos cosas: (1) ¿cuánta exactitud qué necesitas? (2) ¿qué tipo de efectos son los que intervienen en la reacción?
Por ejemplo, con equipos modernos, y utilizando la Teoría del Funcional de Densidad (DFT), es perfectamente factible que el modelo de la metilación de benceno (o incluso con sistemas mucho más grandes), pero yo no esperaría una exactitud mejor que alrededor de 4 kcal/mol en las energías. Sin embargo, no sé de ningún método que es capaz de dar una descripción precisa de la disociación de la Cr22 dímero, a pesar de las grandes sistemas pueden ser modelados con precisión con una variedad de métodos. La razón de esto es que los efectos de la correlación electrónica son muy fuertes en la Cr2, y estos efectos son inherentemente difíciles y computacionalmente costoso para tomar en cuenta.
Si desea obtener el mejor resultado posible (es decir, tomando en cuenta la correlación de los efectos), es necesario utilizar un método llamado Configuración Completa de la Interacción (FCI). En la FCI, se minimiza la energía de una función de onda que es una combinación lineal de todas las configuraciones posibles (de determinantes de Slater) que el sistema puede tomar. Este es el más general de la función de onda sea posible y así, por el principio variacional, al minimizar su energía se consigue exactamente el resultado numérico de la ecuación de Schrödinger para un determinado conjunto de base (es decir, las funciones que puede utilizar para representar los orbitales). Sin embargo, el tiempo de la complejidad de este método es aproximadamente el O(M!) donde M es el número de funciones de base, y el resultado es realmente exacto sólo al M tiende a infinty. En la práctica, M sólo necesita ser muy grande para converger, pero este es aún tan costoso que sólo podemos darnos el lujo de hacer de la FCI para sistemas con no más de alrededor de 10 electrones. Esta es la razón por la que existen tantos métodos de aproximación en química cuántica; de modo que uno puede utilizar un método apropiado para el tamaño del sistema y la precisión deseada. La DFT es muy popular debido a que es relativamente barata y precisa (formalmente, O(M4), y el promedio de los errores de alrededor de 4 kcal/mol en energías como se señaló anteriormente). Otros buenos métodos que están en medio de la FCI y de la DFT en la precisión y el costo están acoplados de métodos de agrupamiento (∼O(M7)) y CASPT2 (combinatoria costo), que es una especie de FCI en un subconjunto de los electrones y orbitales y se agrega un segundo orden de teoría de perturbaciones de corrección en la parte superior de eso.
Con respecto a los ejemplos de reacciones, probablemente, usted debe comprobar para el Woodward-Hoffman reglas (http://en.wikipedia.org/wiki/Woodward%E2%80%93Hoffmann_rules). Estas son algunas reglas simples basados en QM y orbitales moleculares teoría de que se puede predecir el resultado de una gran cantidad de reacciones que no se podía explicar de otra manera.
