Wat is fysische chemie?

Letterlijk miljoenen chemische verbindingen bestaan.De manieren waarop deze verbindingen en hun kiezers reageren en met elkaar communiceren, worden beheerst door bepaalde fysieke principes die hun gedrag verklaren.Fysische chemie is daarom de basis waarop alle andere gebieden van de chemie berust, en deze wetenschap is ook relevant voor vrijwel alle andere wetenschappelijke velden.Fysische chemie wordt omvat door vier onderwerpgebieden, waaronder thermodynamica, kwantumchemie, chemische kinetiek en statistische thermodynamica.

Thermodynamica is de studie van de omzetting van energie in warmte en werk.In deze context wordt werk gedefinieerd als de energie die door een kracht wordt overgedragen;Het schoppen van een bal is bijvoorbeeld een vorm van werk waarin de persoon die de baltransfers schopt van hun voet naar de bal, waardoor de bal bewoog.Thermodynamica bestudeert ook manieren waarop het conversieproces kan worden gewijzigd door variabelen zoals druk en temperatuur in een systeem te veranderen.

Quantumchemie is een theoretische wetenschap die beschrijft hoe moleculen zich aan elkaar binden door principes van kwantumveldtheorie en kwantummechanica toe te passen.Deze principes beschrijven hoe atomen en subatomaire deeltjes zich in verschillende systemen gedragen en op hun beurt bepalen hoe moleculen zich gedragen.Theoretisch kunnen alle chemische systemen worden beschreven met behulp van kwantumchemie, maar in de praktijk kunnen alleen zeer eenvoudige systemen nauwkeurig worden onderzocht.

Chemische kinetiek bestudeert de snelheden van chemische processen.De snelheid van een bepaald chemisch proces is eenvoudig de snelheid waarmee een chemische reactie optreedt.Contrast bijvoorbeeld op de snelheid van ijzeroxidatie, wat een zeer langzaam proces is, met de snelheid van brandstofverbranding, wat een proces van een fractie is.Chemische kinetiek bestudeert ook hoe veranderende variabelen zoals druk en temperatuur veranderen de snelheid waarmee reacties optreden.

Deze drie aspecten van fysische chemie worden gekoppeld door een vierde, statistische thermodynamica genoemd.Dit veld houdt zich bezig met energieverdeling in chemische systemen en verbindt ook de microscopische en macroscopische werelden.Het belangrijkste doel van statistische thermodynamica is het interpreteren van macroscopische eigenschappen van verschillende soorten materie in relatie tot de interacties tussen hun samenstellende microscopische moleculen en deeltjes.

Door de studie van deze vier concepten probeert de moderne fysische chemie complexe chemische problemen te begrijpen in de context van biologische, milieu- en materiaalwetenschappen.Hoewel dit veel verschillende velden zijn, zijn de principes van fysische chemie relevant voor iedereen, inclusief biologische en fysische en chemische wetenschappen.Dit is in feite een zeer multidisciplinaire wetenschap, juist omdat de chemische principes die het onderzoeken relevant is voor alle biologische en chemische systemen.