Напомним (из курса общей химии), что атом любого химического элемента состоит из соответствующего набора элементарных частиц (протонов, нейтронов и электронов) и построен по общей схеме:

Свойства элементарных частиц [скрыть]

Частица	Масса, кг	Заряд, Кл	Элем.заряд
Протон p+	1,6726·10−27	+1,602·10−19	+1
Нейтрон no	1,6749·10−27	0	0
Электрон e–	9,11·10−31	–1,602·10−19	–1

[показать]. Ядро атома содержит положительно заряженные протоны p⁺ и не имеющие заряда нейтроны n^o. Многократно более лёгкие и подвижные электроны e^–, обладающие отрицательным зарядом, образуют электронную оболочку атома (схема).
Схема строения атома углерода.
Электроны связаны с ядром атома притяжением противоположных электрических зарядов. Свободный атом электронейтрален: число электронов e^– равно числу протонов p⁺ (∑e^–=∑p⁺). Суммарное количество протонов p⁺ в атоме химического элемента определяет заряд ядра (Z⁺=∑p⁺), который является константой этого элемента (в отличие от разных чисел нейтронов в изотопах, или электронов в ионах). Именно поэтому заряд ядра (зарядовое число) атома химического элемента служит указателем положения (порядковым или атомным номером) данного элемента в таблице Д.И. Менделеева.

Характер связей между атомами в молекулах и их поведение в химических реакциях зависят прежде всего от строения (конфигурации) электронных оболочек атомов. Поэтому при изучении органических соединений основное внимание уделяется свойствам тех электронов оболочки, которые участвуют в образовании и разрыве химических связей — внешнихВнешними называют электроны, наиболее удалённые от ядра атома и наименее с ним связанные силами электростатического притяжения (подвижные электроны). (валентных) электронов, а среди атомов наибольший интерес представляют атомы элементов-органогенов (C, H, O, N, S, P, галогены).

Современная электронная теория строения атома основана на законах квантовой механики, Квантовая механика — раздел теоретической физики, исследующий свойства микрочастиц и их систем, не подчиняющихся законам классической механики. которые описывают поведение микрочастиц (электронов, протонов и др.). Выводы теории опираются на экспериментальные данные, полученные при изучении атомных спектров испускания или поглощения излучения, регистрируемых спектральными методами.

• Квантово-механическая (квантовая) теория строения атома (1920-е годы) дала физическое обоснование Периодической системе химических элементов, открытой Д.И. Менделеевым в 1869 г., установив связь между электронной конфигурацией атомов и их положением в таблице элементов.
• Приложение основных принципов квантовой механики к химическим соединениям привело к возникновению квантовой химии, исследующей многоатомные системы (молекулы, комплексы, кристаллы и т.п.).

Понятие о химическом строении как последовательности связей между атомами (А.М. Бутлеров) электронная (квантовая) теория дополнила представлениями об электронном и пространственном строении молекул и его влиянии на свойства органических соединений. Именно эти представления дают возможность понять механизмы передачи взаимного влияния атомов (электронные и пространственные эффекты) и поведение молекул в химических реакциях.

• природой и электронным строением атомов;
• конфигурацией электронных оболочек атомов и характером их взаимодействия;
• строением и свойствами межатомных химических связей;
• взаимным влиянием атомов и атомных групп в молекулах;
• химическим, электронным и пространственным строением соединений.

В современных химических исследованиях особую роль приобретает искусственный интеллект (ИИ), объединяя в себе лучшие результаты лабораторных экспериментов, компьютерного моделирования и квантовых вычислений. Используя методы глубокого анализа массива данных и машинного обучения, ИИ способен обрабатывать большие объемы информации, распознавать закономерности и автоматически создавать оптимальные модели. Это значительно улучшает прогнозирование свойств химических веществ и реакций, экономя время и затраты на проведение поисковых экспериментов.
Пример применения ИИ: «Синтелли – программный комплекс хемоинформатики на базе искусственного интеллекта для решения задач органической и медицинской химии».