Cos'è la chimica fisica?

Esistono letteralmente milioni di composti chimici.I modi in cui questi composti e i loro componenti reagiscono e interagiscono tra loro sono governati da alcuni principi fisici che spiegano il loro comportamento.La chimica fisica è quindi la base su cui riposano tutti gli altri settori della chimica e questa scienza è rilevante anche per praticamente tutti gli altri campi scientifici.La chimica fisica è racchiusa da quattro aree tematiche, tra cui termodinamica, chimica quantistica, cinetica chimica e termodinamica statistica.

La termodinamica è lo studio della conversione dell'energia in calore e lavoro.In questo contesto, il lavoro è definito come l'energia trasferita da una forza;Ad esempio, calciare una palla è una forma di lavoro in cui la persona che calcia la palla trasferisce la forza dal piede alla palla, causando la muoversi della palla.La termodinamica studia anche modi in cui il processo di conversione può essere modificato cambiando variabili come pressione e temperatura all'interno di un sistema.

La chimica quantistica è una scienza teorica che descrive come le molecole si legano tra loro applicando i principi della teoria dei campi quantistici e della meccanica quantistica.Questi principi descrivono come gli atomi e le particelle subatomiche si comportano in vari sistemi e, a loro volta, governano come si comportano le molecole.Teoricamente tutti i sistemi chimici possono essere descritti utilizzando chimica quantistica, ma in pratica solo sistemi molto semplici possono essere studiati accuratamente.

La cinetica chimica studia i tassi dei processi chimici.Il tasso di un determinato processo chimico è semplicemente la velocità con cui si verifica una reazione chimica.Ad esempio, contrastare il tasso di ossidazione del ferro, che è un processo molto lento, con la velocità di combustione del carburante, che è un processo a secondo diviso.La cinetica chimica studia anche in che modo mutevoli variabili come variazione di pressione e temperatura della velocità con cui si verificano le reazioni.

Questi tre aspetti della chimica fisica sono collegati da un quarto, chiamato termodinamica statistica.Questo campo riguarda la distribuzione dell'energia nei sistemi chimici e collega anche i mondi microscopici e macroscopici.L'obiettivo principale della termodinamica statistica è interpretare le proprietà macroscopiche di vari tipi di materia in relazione alle interazioni tra le loro molecole e particelle costituenti.

Attraverso lo studio di questi quattro concetti, la moderna chimica fisica cerca di comprendere complessi problemi chimici nel contesto delle scienze biologiche, ambientali e dei materiali.Anche se questi sono campi ampiamente disparati, i principi della chimica fisica sono rilevanti per tutti, comprese le scienze biologiche e fisiche e chimiche.Questa è in realtà una scienza altamente multidisciplinare, proprio perché i principi chimici che studia sono rilevanti per tutti i sistemi biologici e chimici.