理論化学（りろんかがく、英語：theoretical chemistry）とは、理論的モデルや数式を元に、既知の実験事実を説明したり、未知の物質の性質などを予言したりする演繹的なアプローチを行う化学の方法論であるMellor, J. W. (1923). A comprehensive treatise on inorganic and theoretical chemistry (Vol. 3). Longmans, Green and Company.Modern theoretical chemistry, TH Dunning Jr, PJ Hay - 1976 - Plenum, New YorkSimons, J. (2003). An introduction to theoretical chemistry. Cambridge University Press.Primas, H. (2013). Chemistry, quantum mechanics and reductionism: perspectives in theoretical chemistry (Vol. 24). Springer Science & Business Media.。この方法論に基づいて研究を行なう研究者は理論化学者と呼ばれる。
これに対して、多数の実験事実からその背後にある普遍的な理論を導くアプローチを行う化学の方法論は実験化学という。日本化学会. (1996). 実験で学ぶ化学の世界. 物質の構造と状態 丸善株式会社.第5版 実験化学講座 ［全31巻］ - 丸善出版Experimental Chemistry, James F. Hall, Houghton Mifflin, Dec 12, 2005Experimental Chemistry - Scholar's Choice Edition, J. Emerson Reynolds, Creative Media Partners, LLC, Feb 17, 2015
概要 物質中の原子や電子は量子力学に従う。Flügge, S. (2012). Practical quantum mechanics. Springer Science & Business Media.Gottfried, K., & Yan, T. M. (2013). Quantum mechanics: fundamentals. Springer Science & Business Media.そのため理論化学において物質を扱うのに基本となるのはシュレーディンガー方程式である。Berezin, F. A., & Shubin, M. (2012). The Schrödinger Equation (Vol. 66). Springer Science & Business Media.また、多数の分子や原子、電子を扱う場合には、統計力学に基づいた取り扱いを行う必要がある。Tolman, R. C. (1979). The principles of statistical mechanics. Courier Corporation.これらには大量の数値計算が必要とされるので理論化学は計算化学あるいは計算機化学と強い関連がある。Jensen, F. (2017). Introduction to computational chemistry. John Wiley & Sons.Young, D. (2004). Computational chemistry: a practical guide for applying techniques to real world problems. John Wiley & Sons.Cramer, C. J. (2013). Essentials of computational chemistry: theories and models. John Wiley & Sons.Leszczynski, J. (Ed.). (2012). Handbook of computational chemistry. Springer Science & Business Media.
関連分野 量子力学 量子化学
統計力学 物理化学 計算化学 計算機化学
高校化学における理論化学 予備校などにおいては、高校で学ぶ化学を理論化学、無機化学、有機化学の3つの分野に大きく分類していることが多い。NHK高校講座 | 化学基礎大学入試 亀田和久の理論化学が面白いほどわかる本（中経出版）橋爪のゼロから劇的！にわかる 理論化学の授業（旺文社）坂田薫のスタンダード化学 理論化学編（技術評論社） この場合の理論化学は物理化学にほぼ対応する。物質の構造、物質の状態、物質の反応の3分野に大きく分類される。
高校化学における理論化学に含まれる主な分野 物質の構造 原子 - 分子 - 電子 アボガドロ定数 - 物質量 - 分子量 物質の状態 相 - 気体 - 液体 - 固体 体積 - 密度 濃度（質量パーセント濃度、モル濃度、質量モル濃度） - 溶解度 状態方程式 - 分圧 - ヘンリーの法則 溶液 物質の反応 熱化学 反応速度 化学平衡 酸と塩基 酸化還元 電気化学 - 電池 - 電気分解
脚注