เคมีกายภาพคืออะไร?

สารประกอบทางเคมีหลายล้านตัวมีอยู่จริงวิธีการที่สารประกอบเหล่านี้และองค์ประกอบของพวกเขาตอบสนองและโต้ตอบกันถูกควบคุมโดยหลักการทางกายภาพบางอย่างที่อธิบายพฤติกรรมของพวกเขาเคมีกายภาพจึงเป็นรากฐานที่สาขาวิชาเคมีอื่น ๆ ทั้งหมดวางอยู่และวิทยาศาสตร์นี้ก็เกี่ยวข้องกับสาขาวิทยาศาสตร์อื่น ๆ ทั้งหมดเคมีกายภาพรวมอยู่ในพื้นที่สี่สาขารวมถึงอุณหพลศาสตร์เคมีควอนตัมจลนพลศาสตร์เคมีและอุณหพลศาสตร์ทางสถิติ

อุณหพลศาสตร์คือการศึกษาการเปลี่ยนพลังงานเป็นความร้อนและการทำงานในบริบทนี้งานถูกกำหนดให้เป็นพลังงานที่ถูกถ่ายโอนโดยกำลังตัวอย่างเช่นการเตะลูกบอลเป็นรูปแบบของงานที่คนที่เตะการถ่ายโอนลูกบอลจากเท้าของพวกเขาไปยังลูกบอลทำให้ลูกบอลเคลื่อนที่อุณหพลศาสตร์ยังศึกษาวิธีการที่กระบวนการแปลงสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนตัวแปรเช่นความดันและอุณหภูมิภายในระบบ

เคมีควอนตัมเป็นวิทยาศาสตร์เชิงทฤษฎีซึ่งอธิบายว่าโมเลกุลเชื่อมโยงกันอย่างไรโดยใช้หลักการของทฤษฎีสนามควอนตัมและกลศาสตร์ควอนตัมหลักการเหล่านี้อธิบายว่าอะตอมและอนุภาค subatomic มีพฤติกรรมอย่างไรในระบบต่าง ๆ และจะควบคุมว่าโมเลกุลทำงานอย่างไรในทางทฤษฎีระบบเคมีทั้งหมดสามารถอธิบายได้โดยใช้เคมีควอนตัม แต่ในทางปฏิบัติระบบที่ง่ายมากเท่านั้นที่สามารถตรวจสอบได้อย่างแม่นยำ

จลนพลศาสตร์เคมีศึกษาอัตรากระบวนการทางเคมีอัตราของกระบวนการทางเคมีที่กำหนดเป็นเพียงความเร็วที่เกิดปฏิกิริยาทางเคมีตัวอย่างเช่นเปรียบเทียบอัตราการเกิดออกซิเดชันของเหล็กซึ่งเป็นกระบวนการที่ช้ามากโดยมีอัตราการเผาไหม้เชื้อเพลิงซึ่งเป็นกระบวนการแยกสองวินาทีจลนพลศาสตร์เคมียังศึกษาว่าการเปลี่ยนแปลงตัวแปรเช่นความดันและอุณหภูมิเปลี่ยนอัตราที่เกิดปฏิกิริยาอย่างไร

ทั้งสามด้านของเคมีกายภาพเชื่อมโยงกันโดยหนึ่งในสี่เรียกว่าอุณหพลศาสตร์ทางสถิติฟิลด์นี้เกี่ยวข้องกับการกระจายพลังงานในระบบเคมีและยังเชื่อมโยงโลกด้วยกล้องจุลทรรศน์และกล้องจุลทรรศน์เป้าหมายหลักของอุณหพลศาสตร์ทางสถิติคือการตีความคุณสมบัติขนาดมหึมาของสสารประเภทต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลกล้องจุลทรรศน์และอนุภาค

จากการศึกษาแนวคิดทั้งสี่นี้เคมีกายภาพที่ทันสมัยพยายามที่จะเข้าใจปัญหาทางเคมีที่ซับซ้อนในบริบทของวิทยาศาสตร์ชีวภาพสิ่งแวดล้อมและวัสดุแม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะเป็นสาขาที่แตกต่างกันอย่างกว้างขวาง แต่หลักการของเคมีกายภาพมีความเกี่ยวข้องกับทุกคนรวมถึงชีววิทยาและวิทยาศาสตร์ทางกายภาพและเคมีนี่คือวิทยาศาสตร์สหสาขาวิชาชีพสูงอย่างแม่นยำเพราะหลักการทางเคมีที่ศึกษานั้นเกี่ยวข้องกับระบบชีวภาพและเคมีทั้งหมด