Co to jest chemia fizyczna?

Istnieją dosłownie miliony związków chemicznych.Sposoby, w jakie te związki i ich składniki reagują i wchodzą w interakcje ze sobą, rządzi pewne fizyczne zasady, które wyjaśniają ich zachowanie.Chemia fizyczna jest zatem podstawą, na której spoczywają wszystkie inne dziedziny chemii, a nauka ta jest również istotna dla praktycznie wszystkich innych dziedzin naukowych.Chemia fizyczna obejmuje cztery obszary tematyczne, w tym termodynamikę, chemię kwantową, kinetykę chemiczną i termodynamikę statystyczną.

Termodynamika to badanie konwersji energii w ciepło i pracę.W tym kontekście praca jest definiowana jako energia przenoszona przez siłę;Na przykład kopnięcie piłki jest formą pracy, w której osoba, która kopie piłkę, przenosi siłę z stopy na piłkę, powodując poruszanie się piłki.Termodynamika bada również sposoby zmiany procesu konwersji poprzez zmianę zmiennych, takich jak ciśnienie i temperatura w systemie.

Chemia kwantowa jest nauką teoretyczną, która opisuje, w jaki sposób cząsteczki łączą się ze sobą poprzez stosowanie zasad teorii pola kwantowego i mechaniki kwantowej.Zasady te opisują, w jaki sposób atomy i cząstki subatomowe zachowują się w różnych układach, a z kolei rządzą zachowaniem cząsteczek.Teoretycznie wszystkie systemy chemiczne można opisać przy użyciu chemii kwantowej, ale w praktyce można dokładnie zbadać bardzo proste systemy.

Kinetyka chemiczna Badania szybkości procesów chemicznych.Szybkość danego procesu chemicznego jest po prostu prędkością, z jaką zachodzi reakcja chemiczna.Na przykład kontrastuj szybkość utleniania żelaza, która jest bardzo powolnym procesem, z szybkością spalania paliwa, który jest procesem ułamkowym.Kinetyka chemiczna bada również, w jaki sposób zmieniające się zmienne, takie jak ciśnienie i temperatura zmieniają szybkość występowania reakcji.

Te trzy aspekty chemii fizycznej są połączone czwartym, zwanym termodynamiką statystyczną.To pole dotyczy rozkładu energii w układach chemicznych, a także łączy świat mikroskopowy i makroskopowy.Głównym celem statystycznej termodynamiki jest interpretacja właściwości makroskopowych różnych rodzajów materii w stosunku do interakcji między ich składowymi mikroskopijnymi cząsteczkami i cząsteczkami.

Poprzez badanie tych czterech koncepcji współczesna chemia fizyczna stara się zrozumieć złożone problemy chemiczne w kontekście nauk biologicznych, środowiskowych i materiałowych.Mimo że są to powszechnie odmienne pola, zasady chemii fizycznej są istotne dla wszystkich, w tym nauk biologicznych i fizycznych i chemicznych.Jest to w rzeczywistości wysoce multidyscyplinarna nauka, właśnie dlatego, że badane zasady chemiczne są istotne dla wszystkich układów biologicznych i chemicznych.