物理化学

意见 更新2018年5月08

物理化学


物理化学是关于化学的分支,在物理学的基本原则方面对化学现象的解释。它位于化学和物理学的界面,因为它借鉴了物理学(特别是量子力学)的原理来解释化学现象。它也是对调查技术及其发现的解释的重要组成部分,特别是因为这些技术变得更加复杂,并且因为他们的全部潜力只能通过强烈的理论支持来实现。物理化学也具有在理解生物系统和现代材料的复杂过程和分子特征的理解中发挥重要作用。

物理化学传统上分为许多学科,但它们之间的边界是不精确的。热力学是能源转化的研究。虽然这项研究似乎远离化学,事实上它对于研究化学反应如何工作和热量至关重要。热力学技术和分析也用于阐明物理过程(例如蒸发)和达到的化学反应的趋势平衡-没有进一步的净变化趋势的情况。热力学是用来将物质的体积性质相互联系起来的,因此可以通过对一种物质的测量来推断另一种物质的值。光谱学是有关原子和分子结构的实验研究,和物质的鉴定,通过观察的性质电磁辐射被样品吸收,发射或分散。微波光谱用于监测分子的旋转;红外光谱学用于研究它们的振动;可见和紫外光谱用于研究电子转换并推断电子结构的细节。核心极大的强大技术磁共振现在在化学中无处不在。分子和固态结构的详细定量解释是基于量子理论它在解释本质上的用途化学键。衍射研究,特别是X射线衍射和中子衍射研究,提供关于分子形状的详细信息,X射线衍射研究几乎是整个的核心分子生物学。中子的散射在非弹性中子散射中,提供有关液体中分子运动的详细信息。热力学和结构研究之间的桥称为统计热力学,其中物质的堆积性质在其组成分子的性质方面被解释。另一种主要成分是化学动力学,研究化学反应率;例如,审查反应率如何响应条件的变化或存在a催化剂。化学动力学也涉及发生反应的详细机制,将反应物转化为产品的基本方法的序列,包括固体表面(例如电极)的化学反应。

这些主要领域还有进一步的细分。热化学是热力学的分支;其重点是化学反应产生或所需的热量。电化学是研究化学反应如何产生电力以及电力如何在“反向”方向上推动化学反应(电解)。越来越多地注意力从均衡电化学转移(这对解释现象至关重要无机化学)动态电化学,其中电子传输过程的速率是焦点。化学动力学具有基于所研究的反应率的分歧。正在开发出较短时间尺度上学习原子和分子过程的特殊技术,并且现在能够探索Femtosecond的反应(10-15.第二)时间尺度。化学动力学研究是理论和实验性的。一个目标是了解逐步(和原子)细节的反应过程。可用的技术允许调查人员在各个分子之间研究碰撞。

物理化学对于理解化学的其他分支是必不可少的。它为理解推动化学反应向前发展的热力学影响(主要是伴随反应的熵变)提供了基础。它为中提出的计划提供了理由有机化学预测和解释有机化合物的反应。它解释了过渡金属复合物,有机金属化合物,称为沸石的微孔材料对于如此重要催化,以及生物大分子,如蛋白质和核酸(包括脱氧核糖核酸)。它可以说,没有化学(包括生物化学)的分支,可以完全理解,没有解释物理化学

两者是有区别的物理化学还有化学物理,虽然很难定义,也不总是被区分。在物理化学中,研究的对象通常是一个整体系统。在化学物理中,目标通常是孤立的单个分子。

理论化学是一种物理化学的分支,其中量子力学和统计力学用于计算分子和散装系统的性质。通常是通用的量子化学中的较大部分活动,作为前者是称为分子的电子结构的计算,并且通常是它们的图形表示。这种研究对于筛选潜在药理活性的化合物尤其重要,以及建立酶的作用方式。

另见催化和催化剂;电化学;平衡;动力学;量子化学;光谱学;理论化学;热力学。

彼得阿特金斯

参考书目

阿特金斯,彼得和de Paula,Julio(2002)。阿特金斯的物理化学,第七版。纽约牛津大学按。

贝瑞,斯蒂芬;米饭,斯图尔特a。和罗斯,约翰(2000)。物理化学,第2版​​。纽约牛津大学按。

基思·詹姆斯(1995)。物理化学世界。纽约:牛津大学出版社。

物理化学

意见 更新2018年5月14日

物理化学研究与化学反应相关的物理变化及物理性质与化学成分的关系。主要分支是热力学,关注物理系统中能量的变化;化学动力学,关注反应率;和分子和原子结构。其他主题包括电化学光谱学的某些方面核物理学