فرع الكيمياء الذي يستخدم ميكانيكا الكم لنمذجة السلوك الجزيئي وخصائصه والتنبؤ بها.كيمياء الكم هي فرع من فروع الكيمياء يطبّق ميكانيكا الكم لنمذجة سلوك الجزيئات والتنبؤ به، بما في ذلك بنيتها وتفاعليتها وخصائصها مثل مستويات الطاقة والأطياف. على عكس الكيمياء التقليدية التي تتعامل مع الإلكترونات كجسيمات نقطية تتبع مسارات حتمية، تعاملها كيمياء الكم كدوال موجية تصفها معادلة شرودنغر. وهذا يتيح تنبؤات دقيقة لظواهر مثل الترابط الكيميائي ومعدلات التفاعل والاهتزازات الجزيئية، وهي أمور أساسية لفهم كل شيء من الاحتراق إلى الكيمياء الحيوية.
تأسس هذا المجال في أواخر العشرينيات من القرن الماضي مع معالجة والتر هايتلر وفريتز لندن الكمومية لجزيء الهيدروجين، تلتها تطوير نظرية هارتري-فوك على يد دوغلاس هارتري وفلاديمير فوك في الثلاثينيات.
التحدي الأساسي هو حل معادلة شرودنغر متعددة الأجسام لنظام من النوى والإلكترونات. ولأن الحلول الدقيقة مستحيلة لجميع الجزيئات باستثناء أبسطها، تعتمد كيمياء الكم على تقريبات مثل تقريب بورن-أوبنهايمر (الذي يفصل حركة النوى عن حركة الإلكترونات)، ونظرية هارتري-فوك، وطرق أكثر تقدماً مثل الكتلة المترابطة أو نظرية الكثافة الوظيفية (DFT). تعمل هذه الطرق على تحسين دالة موجية تقريبية بشكل تكراري لتقليل طاقة النظام، مما ينتج عنه أشكال هندسية جزيئية وطاقات روابط وخصائص قابلة للرصد أخرى.
تُستخدم كيمياء الكم في تصميم الأدوية للتنبؤ بكيفية تفاعل الجزيئات مع البروتينات، وفي علم المواد لتصميم محفزات وأشباه موصلات جديدة، وفي الكيمياء الفلكية لنمذجة التفاعلات في الفضاء بين النجوم.
نظرية الكثافة الوظيفية، وهي طريقة من طرق كيمياء الكم، تُستخدم على نطاق واسع لدرجة أنها تستهلك جزءاً كبيراً من وقت الحواسيب الفائقة في العالم.
