الكيمياء الفيزيائية هي فرع من فروع الكيمياء يهتم بدراسة الظواهر الفيزيائية المرتبطة بالعمليات الكيميائية والتفاعلات الكيميائية. هذا يشمل دراسة الخواص الفيزيائية للمواد والعمليات التي تحدث عندما تتفاعل المواد مع بعضها البعض.
من بين المفاهيم الأساسية في الكيمياء الفيزيائية:
1- التوازن الكيميائي: يعتبر توازن كيميائي مفهوما أساسيا في الكيمياء الفيزيائية، وهو الحالة التي يصل إليها تفاعل كيميائي عندما تصبح سرعة الانتاج في الاتجاهين المعاكسين متساوية.
2- الحرارة والانحلالية: يتم استخدام دراسة الحرارة في التنبؤ بسلوك المواد في شتى الظروف الفيزيائية، فكمية الحرارة المطلوبة لزيادة درجة الحرارة أو لتحويل المادة من صلبة إلى سائلة أو غازية، يمثل مؤشرا هاما للانحلالية.
3- الكهروكيمياء: يهتم الكهروكيميائي بتفاعلات الكيمياء الفيزيائية في الأنظمة التي تشمل تداخل بين الشحنات الكهربائية والتفاعلات الكيميائية.
4- التخميد: يشير هذا المصطلح للعملية التي يتم فيها تغير توهج درجة الحرارة في النظام العلمي، وذلك بإدخال مادة مخمدة، عند ارتفاع في درجة الحرارة يتم المساهمة بالمواد المخمدة لتسهيل التحكم والتحديد في درجة الحرارة المطلوبة في النظام.
تطبيقات الكيمياء الفيزيائية:
تلعب الكيمياء الفيزيائية دورًا حاسمًا في العديد من المجالات، بما في ذلك العلوم البيولوجية، والهندسة، والطاقة، والطب، والالكترونيات، والمواد التكنولوجية، وغيرها. فعلى سبيل المثال:
1- الكاثود الحمضي: تعتبر هذه تطبيقا عمليًا للكيمياء الفيزيائية، حيث يتم استخدامها في البطاريات والأجهزة الإلكترونية.
2- التحليل الحراري: تستخدم هذه الطريقة لدراسة الخواص الفيزيائية للمواد، بما في ذلك ما هو لدراسة سلوك المواد عند درجات حرارة مختلفة.
3- الكروماتوغرافيا السائلة: تساعد الكيمياء الفيزيائية في تطوير هذه الطريقة لتحديد العديد من المركبات الحيوية.
4- الطاقة المتجددة: يساعد العلماء على تطوير تكنولوجيا الطاقة المتجددة مثل الخلايا الشمسية والطاقة الحرارية وتحويل الطاقة الكهربائية في الخلايا الوقودية.