Physische Chemie ist die Studie von makroskopischen, atomaren, subatomaren und particulate Phänomenen in chemischen Systemen in Bezug auf physische Gesetze und Konzepte. Es wendet die Grundsätze, Methoden und Konzepte der Physik wie Bewegung, Energie, Kraft, Zeit, Thermodynamik, Quant-Chemie, statistische Mechanik und Dynamik an.

Physische Chemie, im Gegensatz zur chemischen Physik, ist vorherrschend (aber nicht immer) eine makroskopische oder supra-molekulare Wissenschaft, weil die Mehrheit der Grundsätze, auf denen physische Chemie gegründet wurde, Konzepte ist, die mit dem Hauptteil aber nicht auf dem molekularen / Atombau verbunden sind, allein. Zum Beispiel, chemisches Gleichgewicht und Kolloide.

Einige der Beziehungen, die sich physische Chemie müht aufzulösen, schließen die Effekten ein:

1. Zwischenmolekulare Kräfte, die nach den physikalischen Eigenschaften von Materialien (Knetbarkeit, Zugbelastung, Oberflächenspannung in Flüssigkeiten) handeln.
2. Reaktionskinetik auf der Rate einer Reaktion.
3. Die Identität von Ionen auf dem elektrischen Leitvermögen von Materialien.
4. Oberflächenchemie und Elektrochemie von Membranen.

Schlüsselkonzepte

Die Schlüsselkonzepte der physischen Chemie sind die Wege, auf die reine Physik auf chemische Probleme angewandt wird.

Eines des Schlüsselkonzepts in der Chemie ist, dass alle chemischen Zusammensetzungen als Gruppen von Atomen beschrieben werden können, können zusammengebundene und chemische Reaktionen als das Bilden und Brechen jener Obligationen beschrieben werden. Das Voraussagen der Eigenschaften von chemischen Zusammensetzungen aus einer Beschreibung von Atomen, und wie sie verpfänden, ist eine der Hauptabsichten der physischen Chemie. Um die Atome und Obligationen genau zu beschreiben, ist es notwendig zu wissen, sowohl wo die Kerne der Atome sind, als auch wie Elektronen um sie verteilt werden. Quant-Chemie, ein Teilfeld der physischen Chemie, die besonders mit der Anwendung der Quant-Mechanik zu chemischen Problemen betroffen ist, stellt Werkzeuge zur Verfügung, um zu bestimmen, wie stark, und wie Gestalt-Obligationen sind, wie sich Kerne bewegen, und wie leicht absorbiert oder durch eine chemische Zusammensetzung ausgestrahlt werden kann. Spektroskopie ist die zusammenhängende Subdisziplin der physischen Chemie, die spezifisch mit der Wechselwirkung der elektromagnetischen Radiation mit der Sache beschäftigt ist.

Ein anderer Satz von wichtigen Fragen in der Chemie betrifft, welche Reaktionen spontan geschehen können, und welche Eigenschaften für eine gegebene chemische Mischung möglich sind. Das wird in der chemischen Thermodynamik studiert, die Grenzen zwischen Mengen wie festlegt, wie weit eine Reaktion weitergehen kann, oder wie viel Energie in die Arbeit in einem Verbrennungsmotor umgewandelt werden kann, und der Verbindungen zwischen Eigenschaften wie der Thermalausdehnungskoeffizient und die Änderung der Rate im Wärmegewicht mit dem Druck für ein Benzin oder eine Flüssigkeit zur Verfügung stellt. Es kann oft verwendet werden, um zu bewerten, ob ein Reaktor- oder Motordesign ausführbar ist, oder die Gültigkeit von experimentellen Angaben zu überprüfen. In einem beschränkten Ausmaß können Quasigleichgewicht und Nichtgleichgewicht-Thermodynamik irreversible Änderungen beschreiben. Jedoch ist klassische Thermodynamik größtenteils mit Systemen im Gleichgewicht und den umkehrbaren Änderungen und nicht beschäftigt, was wirklich, oder wie schnell weg vom Gleichgewicht geschieht.

Welche Reaktionen wirklich vorkommen, und wie schnell das Thema der chemischen Kinetik, ein anderer Zweig der physischen Chemie ist. Eine Schlüsselidee in der chemischen Kinetik besteht darin, dass für Reaktionspartner, um Produkte zu reagieren und zu bilden, die meisten chemischen Arten Übergang-Staaten durchgehen müssen, die in der Energie höher sind entweder als die Reaktionspartner oder als die Produkte und der Aufschlag als eine Barriere für die Reaktion. Im Allgemeinen, je höher die Barriere, desto langsamer die Reaktion. Eine Sekunde ist, dass die meisten chemischen Reaktionen als eine Folge von elementaren Reaktionen, jedem mit seinem eigenen Übergang-Staat vorkommen. Schlüsselfragen in der Kinetik schließen ein, wie die Rate der Reaktion von Temperatur und von den Konzentrationen von Reaktionspartnern und Katalysatoren in der Reaktionsmischung abhängt, sowie wie Katalysatoren und Reaktionsbedingungen konstruiert werden können, um die Reaktionsrate zu optimieren.

Die Tatsache, die, wie schnelle Reaktionen vorkommen, häufig mit gerade einigen Konzentrationen und einer Temperatur angegeben werden kann, anstatt alle Positionen und Geschwindigkeiten jedes Moleküls in einer Mischung wissen zu müssen, ist ein spezieller Fall eines anderen Schlüsselkonzepts in der physischen Chemie, die ist, dass im Ausmaß ein Ingenieur wissen muss, kann alles, in einer Mischung von Millionen von Milliarden von Milliarden von Partikeln weitergehend, häufig durch gerade einige Variablen wie Druck, Temperatur und Konzentration beschrieben werden. Die genauen Gründe dafür werden in der statistischen Mechanik, einer Spezialisierung innerhalb der physischen Chemie beschrieben, die auch mit der Physik geteilt wird. Statistische Mechanik stellt auch Weisen zur Verfügung, die Eigenschaften vorauszusagen, die wir im täglichen Leben von molekularen Eigenschaften sehen, ohne uns auf empirische auf chemischen Ähnlichkeiten gestützte Korrelationen zu verlassen.

Geschichte

Der Begriff "physische Chemie" wurde von Michail Lomonosov 1752 ins Leben gerufen, als er eine Vorlesungsreihe betitelt "Ein Kurs in der Wahren Physischen Chemie" präsentiert hat (Russisch: "Курс истинной физической химии") vor den Studenten der Petersburger Universität.

Moderne physische Chemie ist in den 1860er Jahren zu den 1880er Jahren mit der Arbeit an der chemischen Thermodynamik, den Elektrolyten in Lösungen, chemischer Kinetik und anderen Themen entstanden. Ein Meilenstein war die Veröffentlichung 1876 von Josiah Willard Gibbs seines Papiers Auf dem Gleichgewicht von Heterogenen Substanzen. Dieses Papier hat mehrere der Ecksteine der physischen Chemie, wie Energie von Gibbs, chemischen Potenziale, Phase-Regel von Gibbs eingeführt. Andere Meilensteine schließen das nachfolgende Namengeben und die Akkreditierung von enthalpy Heike Kamerlingh Onnes und zu makromolekularen Prozessen ein.

Die erste wissenschaftliche Zeitschrift spezifisch im Feld der physischen Chemie war die deutsche Zeitschrift, Zeitschrift für Physikalische Chemie, gegründet 1887 durch den Kombi von Wilhelm Ostwald und Jacobus Henricus 't Hoff. Zusammen mit Svante August Arrhenius waren das die Leitfiguren in der physischen Chemie gegen Ende des 19. Jahrhunderts und Anfang des 20. Jahrhunderts. Alle drei wurden mit dem Nobelpreis in der Chemie zwischen 1901-1909 zuerkannt.

Entwicklungen schließen in den folgenden Jahrzehnten die Anwendung der statistischen Mechanik zu chemischen Systemen und Arbeit an Kolloiden und Oberflächenchemie ein, wo Irving Langmuir viele Beiträge geleistet hat. Ein anderer wichtiger Schritt war die Entwicklung der Quant-Mechanik in die Quant-Chemie von den 1930er Jahren, wo Linus Pauling einer der Hauptnamen war. Theoretische Entwicklungen sind Hand in der Hand mit Entwicklungen in experimentellen Methoden gegangen, wo der Gebrauch von verschiedenen Formen der Spektroskopie, wie Infrarotspektroskopie, Mikrowellenspektroskopie, EPR Spektroskopie und NMR Spektroskopie, wahrscheinlich die wichtigste Entwicklung des 20. Jahrhunderts ist.

Die weitere Entwicklung in der physischen Chemie kann Entdeckungen in der Kernchemie, besonders in der Isotop-Trennung (vor und während des Zweiten Weltkriegs), neueren Entdeckungen in astrochemistry, sowie der Entwicklung von Berechnungsalgorithmen im Feld "zusätzlicher physikochemischer Eigenschaften" zugeschrieben werden (praktisch alle physikochemischen Eigenschaften, als: Siedepunkt, kritischer Punkt, Oberflächenspannung, Dampf-Druck usw. - mehr als 20 insgesamt, kann von der chemischen Struktur genau berechnet werden, selbst wenn solches chemisches Molekül noch nicht gegenwärtig ist), und in diesem Gebiet praktische Wichtigkeit von der zeitgenössischen physischen Chemie konzentriert wird.

Sieh Gruppenbeitragsmethode, Methode von Joback, QSPR, QSAR

Zeitschriften

Einige Zeitschriften, die sich mit physischer Chemie befassen, schließen ein:

• Zeitschrift für Physikalische Chemie (1887)
• Zeitschrift der Physischen Chemie (von 1896 als Zeitschrift der Physischen Chemie, umbenannt 1997)
• Physische Chemie Chemische Physik (von 1999, früher Faraday Transaktionen mit einer Geschichte, die bis 1905 zurückgeht)
• Makromolekulare Chemie und Physik (1947)
• Jährliche Rezension der physischen Chemie (1950)
• Molekulare Physik (1957)
• Zeitschrift der physischen organischen Chemie (1988)
• Zeitschrift der physischen Chemie B (1997)
• ChemPhysChem (2000)
• Zeitschrift der physischen Chemie C (2007)
• Zeitschrift von Physischen Chemie-Briefen (von 2010, vereinigte Briefe, die vorher in den getrennten Zeitschriften veröffentlicht sind)

Historische Zeitschriften, die sowohl Chemie als auch Physik bedeckt haben, schließen Annales de chimie et de physique ein (hat 1789, veröffentlicht unter dem Namen gegeben hier von 1815-1914 angefangen).

Zweige und verwandte Themen

• Thermochemistry
• Chemische Kinetik
• Quant-Chemie
• Elektrochemie
• Photochemie
• Oberflächenchemie
• Halbleiterchemie
• Spektroskopie
• Chemie von Biophysical
• Material-Wissenschaft
• Physische organische Chemie
• Micromeritics

Siehe auch

• Liste von wichtigen Veröffentlichungen in chemistry#Physical Chemie
• Liste von ungelösten Problemen in chemistry#Physical Chemie-Probleme

Links

• Physische Chemie (Keith J. Laidler, John H. Meiser und Bryan C. Heiligtum)
• Die Welt der Physischen Chemie (Keith J. Laidler, 1993)
• Physische Chemie von Ostwald bis Pauling (John W. Servos, 1996)
• 100 Jahre der Physischen Chemie (Königliche Gesellschaft der Chemie, 2004)
• Physische Chemie: weder Fisch noch Geflügel? (Joachim Schummer, Die Autonomie von Chemistry, Würzburg, Königshausen & Neumann, 1998, Seiten 135-148)
• Kathedralen der Wissenschaft (Patrick Coffey, 2008)
• Die Geschichte von Cambridge der Wissenschaft: Die modernen physischen und mathematischen Wissenschaften (Mary Jo Nye, 2003)