Vad är fysisk kemi?

Bokstavligen finns miljoner kemiska föreningar.De sätt på vilka dessa föreningar och deras beståndsdelar reagerar och interagerar med varandra styrs av vissa fysiska principer som förklarar deras beteende.Fysisk kemi är därför grunden som alla andra områden för kemi vilar på, och denna vetenskap är också relevant för praktiskt taget alla andra vetenskapliga områden.Fysisk kemi omfattas av fyra ämnesområden, inklusive termodynamik, kvantkemi, kemisk kinetik och statistisk termodynamik.

Termodynamik är studien av omvandlingen av energi till värme och arbete.I detta sammanhang definieras arbetet som den energi som överförs av en kraft;Till exempel är att sparka en boll en form av verk där personen som sparkar bollen överför kraft från foten till bollen, vilket får bollen att röra sig.Termodynamik studerar också sätt på vilka omvandlingsprocessen kan förändras genom att ändra variabler såsom tryck och temperatur i ett system.

Kvantkemi är en teoretisk vetenskap som beskriver hur molekyler binds till varandra genom att tillämpa principer för kvantfältteori och kvantmekanik.Dessa principer beskriver hur atomer och subatomära partiklar beter sig i olika system och styr i sin tur hur molekyler beter sig.Teoretiskt kan alla kemiska system beskrivas med hjälp av kvantkemi, men i praktiken kan endast mycket enkla system undersökas exakt.

Kemisk kinetik studerar hastigheterna för kemiska processer.Hastigheten för en given kemisk process är helt enkelt den hastighet med vilken en kemisk reaktion inträffar.Kontrastera till exempel hastigheten för järnoxidation, vilket är en mycket långsam process, med hastigheten för bränsleförbränning, vilket är en delad sekundsprocess.Kemisk kinetik studerar också hur förändrade variabler som tryck och temperatur förändrar hastigheten med vilken reaktioner inträffar.

Dessa tre aspekter av fysisk kemi är kopplade av en fjärde, kallad statistisk termodynamik.Detta fält handlar om energifördelning i kemiska system och kopplar också de mikroskopiska och makroskopiska världarna.Huvudmålet med statistisk termodynamik är att tolka makroskopiska egenskaper hos olika typer av materia i förhållande till interaktioner mellan deras beståndsdelar mikroskopiska molekyler och partiklar.

Genom studien av dessa fyra koncept försöker modern fysisk kemi förstå komplexa kemiska problem i samband med biologiska, miljömässiga och materialvetenskaper.Även om detta är allmänt olika fält, är principerna för fysisk kemi relevanta för alla, inklusive biologiska såväl som fysiska och kemiska vetenskaper.Detta är i själva verket en mycket tvärvetenskaplig vetenskap, just för att de kemiska principerna som den studerar är relevanta för alla biologiska och kemiska system.