Hvad er fysisk kemi?

bogstaveligt talt findes millioner af kemiske forbindelser.De måder, hvorpå disse forbindelser og deres bestanddele reagerer og interagerer med hinanden, styres af visse fysiske principper, der forklarer deres opførsel.Fysisk kemi er derfor det fundament, hvorpå alle andre kemiområder hviler på, og denne videnskab er også relevant for praktisk talt alle andre videnskabelige områder.Fysisk kemi er omfattet af fire fagområder, herunder termodynamik, kvantekemi, kemisk kinetik og statistisk termodynamik.

Termodynamik er studiet af omdannelsen af energi til varme og arbejde.I denne sammenhæng defineres arbejde som den energi, der overføres af en styrke;For eksempel er det at sparke en bold en form for arbejde, hvor den person, der sparker bolden overfører, kraft fra deres fod til bolden, hvilket får bolden til at bevæge sig.Termodynamik studerer også måder, hvorpå konverteringsprocessen kan ændres ved at ændre variabler, såsom tryk og temperatur i et system.

Kvantekemi er en teoretisk videnskab, der beskriver, hvordan molekyler binder sig til hinanden ved at anvende principper for kvantefeltteori og kvantemekanik.Disse principper beskriver, hvordan atomer og subatomære partikler opfører sig i forskellige systemer, og til gengæld styrer, hvordan molekyler opfører sig.Teoretisk kan alle kemiske systemer beskrives ved hjælp af kvantekemi, men i praksis kan kun meget enkle systemer undersøges nøjagtigt.

Kemisk kinetik studerer hastighederne for kemiske processer.Hastigheden for en given kemisk proces er simpelthen den hastighed, hvormed en kemisk reaktion opstår.Kontrast for eksempel hastigheden for jernoxidation, som er en meget langsom proces, med frekvensen af forbrænding af brændstof, som er en split-sekund-proces.Kemisk kinetik studerer også, hvordan ændring af variabler såsom tryk og temperatur ændrer hastigheden, hvormed reaktioner forekommer.

Disse tre aspekter af fysisk kemi er forbundet med en fjerde, kaldet statistisk termodynamik.Dette felt drejer sig om energifordeling i kemiske systemer og forbinder også de mikroskopiske og makroskopiske verdener.Hovedmålet med statistisk termodynamik er at fortolke makroskopiske egenskaber ved forskellige typer stof i forhold til samspillet mellem deres bestanddele mikroskopiske molekyler og partikler.

Gennem studiet af disse fire koncepter forsøger moderne fysisk kemi at forstå komplekse kemiske problemer i forbindelse med biologiske, miljømæssige og materialevidenskaber.Selvom disse er vidt forskellige felter, er principperne for fysisk kemi relevante for alle, herunder biologiske såvel som fysiske og kemiske videnskaber.Dette er faktisk en meget tværfaglig videnskab, netop fordi de kemiske principper, det undersøges, er relevante for alle biologiske og kemiske systemer.