Mi a fizikai kémia?
Szó szerint több millió kémiai vegyület létezik.Bizonyos fizikai alapelvek szabályozzák azt a módszert, amellyel ezek a vegyületek és alkotóelemeik reagálnak és kölcsönhatásba lépnek egymással.A fizikai kémia tehát az alapja, amelyen a kémia minden más területe nyugszik, és ez a tudomány gyakorlatilag az összes többi tudományos területre is releváns.A fizikai kémiát négy tárgy területe magában foglalja, ideértve a termodinamikát, a kvantumkémiát, a kémiai kinetikát és a statisztikai termodinamikát.
A termodinamika az energia hőre és munkavá történő átalakulásának tanulmányozása.Ebben az összefüggésben a munkát úgy definiálják, mint egy erő által átadott energiát;Például a labda rúgása egy olyan munka olyan forma, amelyben az a személy, aki a labdát rúgja, a lábukról a labdára kényszeríti, és a labdát mozgatja.A termodinamika azt is megvizsgálja, hogy az átalakítási folyamat megváltoztassa a változók, például a nyomás és a hőmérséklet megváltoztatásával a rendszeren belül.
A kvantumkémia egy elméleti tudomány, amely leírja, hogy a molekulák hogyan kötődnek egymáshoz a kvantummező elmélet és a kvantummechanika alapelveinek alkalmazásával.Ezek az alapelvek leírják, hogy az atomok és a szubatomi részecskék hogyan viselkednek különböző rendszerekben, és viszont irányítják a molekulák viselkedését.Elméletileg az összes kémiai rendszer leírható kvantumkémia alkalmazásával, de a gyakorlatban csak nagyon egyszerű rendszereket lehet megvizsgálni.
A kémiai kinetika a kémiai folyamatok arányát vizsgálja.Egy adott kémiai folyamat sebessége egyszerűen az a sebesség, amellyel kémiai reakció következik be.Például ellentétben áll a vas-oxidáció sebességével, amely nagyon lassú folyamat, az üzemanyag-égés sebességével, amely egy másodperces folyamat.A kémiai kinetika azt is megvizsgálja, hogy a változók változása, például a nyomás és a hőmérséklet változtassa meg a reakciók sebességét.
A fizikai kémia e három aspektusát egy negyedik köti össze, az úgynevezett statisztikai termodinamika.Ez a mező a kémiai rendszerek energiaeloszlásával foglalkozik, és összekapcsolja a mikroszkopikus és a makroszkopikus világokat is.A statisztikai termodinamika fő célja a különféle anyagok makroszkopikus tulajdonságainak értelmezése az alkotó mikroszkopikus molekulák és részecskék közötti kölcsönhatásokhoz viszonyítva.
E négy fogalom tanulmányozása révén a modern fizikai kémia arra törekszik, hogy megértse az összetett kémiai problémákat a biológiai, környezetvédelmi és anyagtudományok összefüggésében.Annak ellenére, hogy ezek széles körben eltérő mezők, a fizikai kémia alapelvei mindenki számára relevánsak, ideértve a biológiai, valamint a fizikai és kémiai tudományokat is.Valójában ez egy nagyon multidiszciplináris tudomány, éppen azért, mert az általa vizsgált kémiai alapelvek relevánsak az összes biológiai és kémiai rendszer szempontjából.