مفهوم الكيمياء الفيزيائية
يُشير مفهوم الكيمياء الفيزيائية (بالإنجليزية: Physical chemistry) إلى فرع من فروع علم الكيمياء الذي يهتم بدراسة تفاعلات وطريقة تحول المواد، وعلى النقيض من الفروع الأخرى، فإنها تعتمد على مبادئ الفيزياء التي تقوم عليها كل التفاعلات الكيميائية ، فعلى سبيل المثال القوانين الخاصة بحركة الغازات، كما تسعى الكيمياء الفيزيائية إلى قياس الجوانب الكمية للتفاعلات، والربط بينها وشرحها.
قدمت ميكانيكا الكم الكثير من المساهمات في الكيمياء الفيزيائية، وذلك من خلال نمذجة أصغر الجسيمات التي يتم التعامل معها عادة في المجال والذرات والجزيئات، مما يمكن الكيميائيين النظريين من استخدام الحواسيب والتقنيات الرياضية المتطورة لفهم السلوك الكيميائي للمادة، وتتعامل الديناميكا الحرارية الكيميائية مع العلاقة بين الحرارة وأشكال أخرى من الطاقة الكيميائية، مع معدل التفاعل الكيميائي.
يركز الكيميائيون الفيزيائيون على فهم الخصائص الفيزيائية للذرات والجزيئات، والطريقة التي تعمل بها التفاعلات الكيميائية، حيث تعتمد اكتشافاتهم على فهم الخصائص الكيميائية ووصف سلوكهم باستخدام نظريات الفيزياء والحسابات الرياضية.
فروع الكيمياء الفيزيائية
تشمل الكيمياء الفيزيائية على العديد من المواد الفرعية، حيث يتم دراسة التفاعل بين المادة والإشعاع الكهرومغناطيسي في فرع الكيمياء الفيزيائية المعروف باسم التحليل الطيفي، ويتم دراسة قوة وأشكال الروابط الكيميائية والطريقة التي تتحرك بها نويات الذرات في الكيمياء الكمية، كما تسمى الدراسة للتفاعلات الكيميائية وخواص المخاليط الكيميائية بالديناميكا الحرارية الكيميائية.
والكيمياء الفيزيائية هي فرع متنوع جدًا من الكيمياء والتي تم تقسيمها إلى عدة تخصصات من أجل استخدام الفيزياء في دراسة جوانب محددة من الكيمياء، حيث تتناول الكيمياء الفيزيائية العديد من العوامل التي تؤثر على معدل التفاعل، مثل: وجود حافز أو تركيز المفاعلات.
مقاييس الكيمياء الفيزيائية
تختلف الكيمياء الفيزيائية عن فروع الكيمياء الأخرى لأنها تستخدم مفاهيم ومبادئ الفيزياء لفهم الأنظمة الكيميائية والتفاعلات الكيميائية، وفيما يلي وصف للمقاييس التي تستخدم في الكيمياء الفيزيائية، وهي كما يأتي:
مقياس العين المجردة
مقياس العين المجردة يتعامل مع المواد الكبيرة بما يكفي لتكون مرئية للعين البشرية، أي من دون مساعدة الأجهزة البصرية لتقديم رؤية مكبرة، وتشمل بعض الكميات المهمة التي يجري تناولها على النطاق الجزئي مثل: نقاط الذوبان والغليان، ومعامل التمدد الحراري الخطي، والحرارة الكامنة للتبخر.
المقياس المجهري
المقياس المجهري يتعامل مع خصائص المواد التي لا يمكن رؤيتها بالعين البشرية إلا بمساعدة الأجهزة البصرية التي تضخم المادة ، مثل: المجهر، حيث تندرج دراسة أشكال وهياكل البلورات تحت المقياس المجهري.
المقياس الذري
في المقياس الذري تختلف خواص المادة من عنصر إلى آخر، كما أنّ هناك بعض العناصر تتسم بخصائص مماثلة وتجمع معاً في الجدول الدوري، ومن الأمثلة على خصائص المادة المدروسة في الكيمياء الفيزيائية على المقياس الذري تشمل الكتلة الذرية و العدد الذري ، كما يمكن استخدام قيمة الإشعاع الذري للعناصر لتحديد طول الرابطة بين ذرتين في جزيء.
المقياس دون الذري
يعرف المقياس دون الذري بأنّه مقياس يدرس الجسيمات التي يكون حجمها أقل من حجم الذرات، والتي يشار إليها باسم الجسيمات دون الذرية، إذ إنّ الطبيعة المزدوجة للجسيمات هي السبب في أن الجسيمات دون الذرية يشار إليها أحيانًا باسم الموجات أو الطاقة، حيث إنّ دراسة الكيمياء الفيزيائية على مستوى متقدم جدا تتضمن دراسة الجسيمات دون الذرية، وتدرس هذه الجسيمات في تطبيقات مجال الكيمياء النووية أيضًا.
