З роками фізична хімія стала міждисциплінарною галуззю науки, яка поєднує в собі досягнення хіміків, фізиків, інформатиків, спеціалістів у галузі матеріалознавства та інших галузей. Високопрогресивні обчислювальні рішення та високоякісне обладнання пояснюють взаємозв’язки між атомами під час хімічних реакцій чи інших процесів на основі законів і правил фізики. Взаємозв’язки, що вивчаються у фізичній хімії, складають основу інструментальних методів, фізико-хімічного аналізу та деяких питань хімічної техніки та технології.
У фізичній хімії важливо розуміти всі кореляції та перетворення, які відбуваються в атомах і хімічних сполуках. Не менш важливими для фізико-хімії є аспекти, що стосуються законів реакцій і всіх хімічних процесів. Порівняно з іншими галузями, фізична хімія має справу з принципами фізики, які лежать в основі всіх взаємодій хімічних речовин, намагаючись співвіднести, виміряти, а також пояснити кількісні аспекти цих питань.
Проста відповідь на питання, чим займається фізична хімія, полягає в тому, що вона має справу з фізикою хімічних речовин, і в цьому є багато правди. Майте на увазі, що ця галузь хімії надзвичайно міждисциплінарна. Хіміки використовують теорії, вимірювання та методи фізики, щоб зрозуміти елементарні закони, які керують хімічними сполуками та процесами. Швидкий розвиток знань, а також вимірювального обладнання та дослідницьких методів протягом останніх кількох десятиліть тепер дозволяють проводити надзвичайно передові дослідження в галузі фізичної хімії та точного опису властивостей матеріалів.
Термодинаміка у фізичній хімії займається вивченням теплових властивостей тіл і їх систем, а також зв’язків між теплотою, роботою, енергією та температурою. Це в основному описує динамічну природу тепла, яка полягає в перенесенні енергії з місця на місце та зміні її форми. Термодинаміка також займається передачею енергії в результаті механічної роботи.
Системи часто складаються з різних фаз, які відрізняються один від одного станами речовини (серед іншого). Результуюча межа розділу між окремими фазами (наприклад, рідиною та газом, рідиною та твердою речовиною або газом та твердою речовиною) є місцем, де спостерігається ряд поверхневих явищ. Їх перебіг і особливості вивчає фізична хімія. Знання цих взаємодій закладає основу для розуміння таких процесів, як адсорбція, абсорбція, дистиляція та кристалізація. Питання поверхневих явищ тісно пов’язані з дослідженнями колоїдів, тобто систем, у яких розмір частинок більший, ніж у справжніх розчинах, але менший, ніж у суспензіях (фрагментація в діапазоні від 1 до 100 нм).
Цей розділ фізичної хімії розглядає аспекти реакцій і швидкості хімічних процесів. Хімічну кінетику іноді також називають кінетикою реакції. Основною сферою його інтересів є спостереження за впливом різних експериментальних умов (наприклад, концентрації реагентів, наявності та типу каталізаторів, температури) на хімічні процеси. Це дозволяє нам зрозуміти механізми, які керують хімічними реакціями, і охарактеризувати перехідні стани, що виникають. Знання швидкості зміни системи реагентів і знання про вплив на неї експериментальних факторів використовують при проектуванні технологічних процесів. З іншого боку, розуміння механізму реакції на молекулярному рівні дозволяє теоретично передбачити найбільш сприятливі умови для всього процесу.
Електрохімія включає вивчення та аналіз руху електронів у хімічних процесах. Реакції з перенесенням електронів (окислювально-відновні реакції) важливі через можливість отримання з них електроенергії. Результуюча енергія є основою для опису окремих процесів за допомогою електричних величин. В електрохімії існує два основних розділи. Перший — вивчення хімічних процесів (систем електрод — електроліт), що знаходяться в термодинамічній рівновазі. Другий розділ – електрохімічна кінетика. Він описує явища, що відбуваються під час електродних процесів.
Фізикохімія також займається описом атомних і молекулярних систем, як частина квантової хімії. Для цього він використовує квантову механіку та квантову теорію поля. У квантовій хімії завдяки застосуванню математичних теорій можна передбачити поведінку молекул за певних умов. Крім того, обговорюються такі питання, як випромінювання чорного тіла, подвійність хвиля-частинка, хвильові функції електронів, гібридизація атомних орбіталей та інші.
Важливість фізичної хімії в повсякденному житті є значною. Завдяки безперервному розвитку та науковим дослідженням ми не лише можемо краще зрозуміти реальність, яка нас оточує, але й маємо шанс знайти нові, ефективніші способи виробництва ліків, пластмас, палива та інших продуктів. Вивчення питань фізичної хімії є надзвичайно важливим, оскільки як одна з найосновніших наук вона допомагає зрозуміти, як влаштована природа. Вивчення явищ, що відбуваються на межах розділу, процесів дистиляції, теплопровідності, дифузії, хімічної та фізичної адсорбції та багатьох інших є необхідним у проведенні хімічних та фармацевтичних технологічних процесів, а також у виробництві продуктів харчування та текстилю.
Знайдіть своє місце в PCC Group. Дізнайтеся про нашу пропозицію та продовжуйте розвиватися разом з нами.
Безоплачувана літня практика для студентів та випускників усіх курсів.
