物理化學(xué)
physical chemistry
定義:從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)變化的聯(lián)系來探討化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律的學(xué)科。
學(xué)科:材料科學(xué)技術(shù)_材料科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)_材料科學(xué)基礎(chǔ)_材料物理及化學(xué)基礎(chǔ)
相關(guān)名詞:化學(xué)熱力學(xué) 反應(yīng)速率 物質(zhì)結(jié)構(gòu)
圖片來源:視覺中國
【延伸閱讀】
現(xiàn)代物理化學(xué)是研究所有物質(zhì)體系的化學(xué)行為的原理、規(guī)律和方法的學(xué)科。它研究從宏觀到微觀與性質(zhì)的關(guān)系規(guī)律、化學(xué)過程機理及其控制,是化學(xué)以及在分子層次上研究物質(zhì)變化的其他學(xué)科領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)。
化學(xué)與物理學(xué)之間的緊密聯(lián)系不言而喻,化學(xué)過程總是包含或伴有物理過程。例如,化學(xué)反應(yīng)時常伴有物理變化(如體積變化、壓力變化、熱效應(yīng)、電效應(yīng)、光效應(yīng)等),同時,溫度變化、壓力變化、濃度變化,以及光的照射、電磁場等物理因素也都可能引起化學(xué)變化或影響化學(xué)變化的進行。另一方面,分子中電子的運動,原子的轉(zhuǎn)動、振動,分子中原子相互間的作用力等微觀物理運動形態(tài),則直接決定了物質(zhì)的性質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)能力。人們在長期的實踐中注意到這種相互聯(lián)系,并且加以總結(jié),逐步形成一門獨立的學(xué)科分支,即物理化學(xué)。物理化學(xué)從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手,來探求化學(xué)變化基本規(guī)律,在實驗中主要采用物理學(xué)的方法。
物理化學(xué)所擔(dān)負(fù)的主要任務(wù)是探討和解決下列三個方面的問題:
1.化學(xué)變化的方向和限度問題。研究這一類問題屬于化學(xué)熱力學(xué)范疇,主要解決變化的方向性問題,以及與平衡有關(guān)的一些問題?;瘜W(xué)熱力學(xué)也為設(shè)計新的反應(yīng)、新的反應(yīng)路線提供理論上的支持。
2.化學(xué)反應(yīng)的速率和機理問題。研究這一類的問題構(gòu)成物理化學(xué)中的另一個部分,即化學(xué)動力學(xué),它主要解決反應(yīng)的速率和歷程問題。
3.物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。物質(zhì)的性質(zhì)本質(zhì)上是由物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)決定的。深入了解物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu),不僅可以理解化學(xué)變化的內(nèi)因,而且可以預(yù)見到在適當(dāng)外因作用下,物質(zhì)的結(jié)構(gòu)將發(fā)生怎樣的變化。根據(jù)研究此類問題的方法和手段,又可分為結(jié)構(gòu)化學(xué)和量子化學(xué)兩個分支。
以上三個方面的問題往往是相互聯(lián)系、相互制約的。
作為化學(xué)學(xué)科的一個分支,物理化學(xué)與其他學(xué)科(如生命科學(xué)、材料科學(xué)等)有著密不可分的聯(lián)系。因為物理化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的理論基礎(chǔ),它的成就(包括理論和實驗方法)大大充實了其他學(xué)科的研究內(nèi)容和研究方法。這些學(xué)科的深入發(fā)展,已經(jīng)離不開物理化學(xué)。
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