Fysikaalinen kemia | käyttää fysiikkaa kemiallisten järjestelmien tutkimiseen
Fysikaalinen kemia käyttää fysiikkaa kemiallisten järjestelmien tutkimiseen. Se tutkii niitä makroskooppisella, atomi-, subatomi- ja hiukkastasolla. Se tarkastelee sellaisia käsitteitä kuin liike, energia, voima, aika, termodynamiikka, kvanttikemia, tilastollinen mekaniikka ja dynamiikka.
Fysikaalinen kemia ei ole sama kuin kemiallinen fysiikka. Fysikaalinen kemia on enimmäkseen makroskooppinen tai supramolekulaarinen tiede. Suurin osa fysikaalisen kemian käsitteistä liittyy pikemminkin irtotavaran ominaisuuksiin kuin pelkkään molekyyli-/atomirakenteeseen. Näitä ovat esimerkiksi kemiallinen tasapaino ja kolloidit.
Fysikaalisen kemian avulla pyritään ratkaisemaan muun muassa seuraavia suhteita:
Historia
Termiä "fysikaalinen kemia" käytti ensimmäisen kerran Mihail Lomonosov vuonna 1752. Hän esitti Pietarin yliopiston opiskelijoille luentokurssin, jonka nimi oli "Kurssi todellisesta fysikaalisesta kemiasta" (venäjäksi "Курс истинной физической химии").
Nykyaikaista fysikaalista kemiaa kehitettiin 1860-1880-luvuilla kemiallisen termodynamiikan, liuosten elektrolyyttien, kemiallisen kinetiikan ja muiden aiheiden parissa. Vuonna 1876 Josiah Willard Gibbs kirjoitti artikkelin nimeltä On the Equilibrium of Heterogeneous Substances. Tässä artikkelissa esiteltiin monet fysikaalisen kemian keskeiset osat, kuten Gibbsin energia, kemialliset potentiaalit ja Gibbsin faasisääntö. Muita tärkeitä keksintöjä ovat muun muassa Heike Kamerlingh Onnesin työ entalpiasta ja makromolekulaarisista prosesseista.
Ensimmäinen fysikaalista kemiaa käsittelevä tieteellinen aikakauslehti oli saksalainen Zeitschrift für Physikalische Chemie. Sen perustivat vuonna 1887 Wilhelm Ostwald ja Jacobus Henricus van 't Hoff. Nämä kaksi kemistiä ja Svante August Arrhenius olivat fysikaalisen kemian johtavia miehiä 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa. Kaikille kolmelle myönnettiin Nobelin kemianpalkinto.
Merkittäviä löytöjä tehtiin 1900-luvulla. Näihin kuuluvat tilastollisen mekaniikan soveltaminen kemiallisiin järjestelmiin ja Irving Langmuirin työ kolloidien ja pintakemian parissa. 1930-luvulla Linus Pauling ja muut sovelsivat kvanttimekaniikkaa kvanttikemian kehittämiseksi. Kemialliset teoriat ovat kehittyneet uusien kokeellisten löydösten myötä. Uudet spektroskopian muodot alkoivat 1900-luvulla, kuten infrapunaspektroskopia, mikroaaltospektroskopia, EPR-spektroskopia ja NMR-spektroskopia.
Fysikaalinen kemia kehittyi myös ydinkemian ja erityisesti isotooppierotuksen alalla tehtyjen keksintöjen myötä. Tämä tapahtui ennen toista maailmansotaa ja sen aikana. Kemistit löysivät tärkeitä tosiasioita astrokemiassa.
Katkelma M. Lomonosovin käsikirjoituksesta "Fysikaalinen kemia" (1752).
Lehdet
Nämä lehdet käsittelevät fysikaalista kemiaa:
- Zeitschrift für Physikalische Chemie (1887)
- Journal of Physical Chemistry A (vuodesta 1896 nimellä Journal of Physical Chemistry, nimettiin uudelleen vuonna 1997).
- Physical Chemistry Chemical Physics (vuodesta 1999, aiemmin Faraday Transactions, jonka historia ulottuu vuoteen 1905)
- Makromolekyylikemia ja -fysiikka (1947)
- Fysikaalisen kemian vuosikertomus (1950)
- Molekyylifysiikka (aikakauskirja)|Molekyylifysiikka (1957)
- Journal of Physical Organic Chemistry (Fyysisen orgaanisen kemian aikakauskirja) (1988)
- Fysikaalisen kemian lehti B (1997)
- ChemPhysChem (2000)
- Fysikaalisen kemian lehti C (2007)
- Journal of Physical Chemistry Letters (vuodesta 2010 alkaen, yhdistetty aiemmin erillisissä lehdissä julkaistuja kirjeitä).
Historiallinen lehti, joka kattoi sekä kemian että fysiikan, oli Annales de chimie et de physique. Se aloitti toimintansa vuonna 1789 ja sitä julkaistiin tässä esitetyllä nimellä vuosina 1815-1914.
Haarat ja niihin liittyvät aiheet
- Lämpökemia
- Kemiallinen kinetiikka
- Kvanttikemia
- Sähkökemia
- Valokemia
- Pintakemia
- Kiinteän olomuodon kemia
- Spektroskopia
- Biofysikaalinen kemia
- Materiaalitiede
- Fysikaalinen orgaaninen kemia
- Micromeritics
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on fysikaalinen kemia?
V: Fysikaalinen kemia on tieteenhaara, joka käyttää fysiikkaa kemiallisten järjestelmien tutkimiseen makroskooppisella, atomi-, subatomi- ja hiukkastasolla.
K: Miten fysikaalinen kemia eroaa kemiallisesta fysiikasta?
V: Vaikka molemmat tieteenalat käyttävät fysiikkaa kemiallisten järjestelmien tutkimiseen, fysikaalinen kemia keskittyy enemmän makroskooppiseen tai supramolekulaariseen tieteeseen ja irtotavaran ominaisuuksiin kuin pelkkään molekyyli-/atomirakenteeseen.
K: Mitä käsitteitä fysikaalisessa kemiassa tutkitaan?
V: Fysikaalinen kemia tarkastelee sellaisia käsitteitä kuin liike, energia, voima, aika, termodynamiikka, kvanttikemia, tilastollinen mekaniikka ja dynamiikka.
K: Millaisia suhteita fysikaalinen kemia pyrkii ratkaisemaan?
V: Fysikaalinen kemia pyrkii ratkaisemaan esimerkiksi kemiallisen tasapainon ja kolloidien vaikutuksia.
K: Keskittyykö fysikaalinen kemia molekyylien/atomien rakenteeseen?
V: Ei; vaikka siinä saatetaankin tarkastella molekyyli-/atomirakennetta silloin, kun se on tarpeen tiettyjen ilmiöiden ymmärtämiseksi, suurin osa sen käsitteistä liittyy pikemminkin massan ominaisuuksiin kuin yksittäisiin molekyyleihin tai atomeihin.
K: Minkä tyyppinen tiede on fysikaalinen kemia?
V: Fysikaalinen kemia on enimmäkseen makroskooppinen tai supramolekulaarinen tiede.
