Физическая химия это что
Физическая химия
Физи́ческая хи́мия — раздел химии, наука об общих законах строения, структуры и превращения химических веществ, происходящих в результате химических реакций при различных внешних условиях. Исследует химические явления с помощью теоретических и экспериментальных методов физики.
Содержание
История физической химии
Затем последовал более чем столетний перерыв и одним из первых в России физикохимические исследования в конце 1850-х годов начал Д. И. Менделеев.
Следующий курс физической химии читал уже Н. Н. Бекетов в Харьковском университете в 1865 году.
Первая в России кафедра физической химии была открыта в 1914 году на физико-математическом факультете Санкт−Петербургского университета, осенью приступил к чтению обязательного курса и практическим занятиям по физической химии ученик Д. П. Коновалова М. С. Вревский.
Первый научный журнал, предназначенный для публикации статей по физической химии, был основан в 1887 году В. Оствальдом и Я. Вант-Гоффом.
Предмет изучения физической химии
Физическая химия является основным теоретическим фундаментом современной химии, использующим теоретические методы таких важнейших разделов физики, как квантовая механика, статистическая физика и термодинамика, нелинейная динамика, теория поля и др. Она включает учение о строении вещества, в том числе: о строении молекул, химическую термодинамику, химическую кинетику и катализ. В качестве отдельных разделов в физической химии выделяют также электрохимию, фотохимию, физическую химию поверхностных явлений (в том числе адсорбцию), радиационную химию, учение о коррозии металлов, физико-химию высокомолекулярных соединений и др. Весьма близко примыкают к физической химии и подчас рассматриваются как её самостоятельные разделы коллоидная химия, физико-химический анализ и квантовая химия. Большинство разделов физической химии имеет достаточно чёткие границы по объектам и методам исследования, по методологическим особенностям и используемому аппарату.
Различие между физической химией и химической физикой
Обе эти науки находятся на стыке между химией и физикой, иногда химическую физику включают в состав физической химии. Провести чёткую границу между этими науками не всегда возможно. Однако с достаточной степенью точности это отличие можно определить следующим образом:
Физическая химия
«Введение в истинную физическую химию». Рукопись М. В. Ломоносова. 1752
Физи́ческая хи́мия — наука об общих законах, определяющих строение и химические превращения веществ при различных внешних условиях. Исследует химические явления с помощью теоретических и экспериментальных методов физики.
Содержание
История физической химии
Начало физической химии было положено в середине XVIII века. Термин «Физическая химия» принадлежит М.В. Ломоносову, который в 1752 впервые прочитал студентам Петербургского университета «Курс истинной физической химии». В этом курсе он сам дал такое определение этой науке: «Физическая химия — наука, которая должна на основании положений и опытов физических объяснить причину того, что происходит через химические операции в сложных телах».
Затем последовал более чем столетний перерыв и следующий курс физической химии читал уже Н.Н. Бекетов в Харьковском университете в 1865 году.
Предмет изучения физической химии
Различие между физической химией и химической физикой
Обе эти науки находятся на стыке между химией и физикой, иногда химическую физику включают в состав физической химии. Провести чёткую границу между этими науками не всегда возможно. Однако с достаточной степенью точности это отличие можно определить следующим образом:
Разделы физической химии
Коллоидная химия
Основные направления современной коллоидной химии:
Кристаллохимия
В задачи кристаллохимии входит:
Радиохимия
Термохимия
Сравнительный размер атома гелия и его ядра
Термохи́мия — раздел химической термодинамики, в задачу которой входит:
Основными экспериментальными методами термохимии являются:
Учение о строении атома
А́том (от др.-греч. ἄτομος — неделимый) — частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атом состоит из атомного ядра и электронов. Если число протонов в ядре совпадает с числом электронов, то атом в целом оказывается электрически нейтральным. В противном случае он обладает некоторым положительным или отрицательным зарядом и называется ионом. В некоторых случаях под атомами понимают только электронейтральные системы, в которых заряд ядра равен суммарному заряду электронов, тем самым противопоставляя их электрически заряженным ионам.
Ядро, несущее более чем 99,9 % массы атома, состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов, которые связанны между собой при помощи сильного взаимодействия. Атомы классифицируются по количеству протонов и нейтронов в ядре: число протонов Z соответствует порядковому номеру атома в периодической системе и определяет его принадлежность к некоторому химическому элементу, а число нейтронов N — определённому изотопу этого элемента. Число Z также определяет суммарный положительный электрический заряд (Ze) атомного ядра и число электронов в нейтральном атоме, задающее его размер. Атомы различного вида в разных количествах, связанные межатомными связями, образуют молекулы.
Ржавчина, самый распространенный вид коррозии.
Учение о коррозии металлов
Учение о растворах
Раство́р — однородная смесь, состоящая из частиц растворённого вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. Образование того или иного типа раствора обусловливается интенсивностью межмолекулярного, межатомного, межионного или другого вида взаимодействия, то есть, теми же силами, которые определяют возникновение того или иного агрегатного состояния. Отличия: образование раствора зависит от характера и интенсивности взаимодействия частиц разных веществ. Растворы бывают газовыми, жидкими и твёрдыми.
Химическая кинетика
Молекулярность элементарной реакции — число частиц, которые, согласно экспериментально установленному механизму реакции, участвуют в элементарном акте химического взаимодействия.
Мономолекулярные реакции — реакции, в которых происходит химическое превращение одной молекулы (изомеризация, диссоциация и т. д.):
Бимолекулярные реакции — реакции, элементарный акт которых осуществляется при столкновении двух частиц (одинаковых или различных):
Тримолекулярные реакции — реакции, элементарный акт которых осуществляется при столкновении трех частиц:
Реакции с молекулярностью более трёх неизвестны.
Для элементарных реакций, проводимых при близких концентрациях исходных веществ, величины молекулярности и порядка реакции совпадают. Чётко определенной взаимосвязи между понятиями молекулярности и порядка реакции нет, так как порядок реакции характеризует кинетическое уравнение реакции, а молекулярность — механизм реакции.
Положительным называют катализ, при котором скорость реакции возрастает, отрицательным (ингибированием) — при котором она убывает. Примером положительного катализа может служить процесс окисления аммиака на платине при получении азотной кислоты. Примером отрицательного — снижение скорости коррозии при введении в жидкость, в которой эксплуатируется металл, нитрита натрия, хромата и дихромата калия.
Фотохимия
Фотохи́мия — часть химии высоких энергий, раздел физической химии — изучает химические превращения (химия возбужденных состояний молекул, фотохимические реакции), протекающие под действием света в диапазоне от дальнего ультрафиолета до инфракрасного излучения. Многие важнейшие процессы, происходящие в окружающей среде и в нас самих, имеют фотохимическую природу. Достаточно назвать такие явления, как фотосинтез, зрение и образование озона в атмосфере под действием УФ-облучения.
Химическая термодинамика
Основными направлениями химической термодинамики являются:
Химическая термодинамика тесно соприкасается с такими разделами химии, как
Физико-химический анализ
В основе теории физико-химического анализа лежат сформулированные Н. С. Курнаковым принципы соответствия и непрерывности. Принцип непрерывности утверждает, что если в системе не образуются новые фазы или не исчезают существующие, то при непрерывном изменении параметров системы свойства отдельных фаз и свойства системы в целом изменяются непрерывно. Принцип соответствия утверждает, что каждому комплексу фаз соответствует определённый геометрический образ на диаграмме состав-свойство.
Теория реакционной способности химических соединений
Тео́рия реакцио́нной спосо́бности хими́ческих соедине́ний (ТРСХС) — научная дисциплина, занимающаяся изучением механизма химических реакций и механики элементарного акта химического превращения. ТРСХС — относительно молодая отрасль химической науки, активно развивающаяся в последние десятилетия, что связано с прогрессом в областях вычислительной и квантовой химии, а также физико-химических методов анализа.
Экспериментальные методы ТРСХС:
Химия высоких энергий
Химия высоких энергий (ХВЭ) изучает химические реакции и превращения, происходящие в веществе под воздействием нетепловой энергии. Механизмы и кинетика таких реакций и превращений характеризуются существенно неравновесными концентрациями быстрых, возбужденных или ионизированных частиц с энергией большей, чем энергия их теплового движения и в ряде случаев химической связи. Носители нетепловой энергии, воздействующей на вещество: ускоренные электроны и ионы, быстрые и медленные нейтроны, альфа- и бета-частицы, позитроны, мюоны, пионы, атомы и молекулы при сверхзвуковых скоростях, кванты электромагнитного излучения, а также импульсные электрические, магнитные и акустические поля.
Процессы химии высоких энергий различают по временны́м стадиям на физическую, протекающую за время фемтосекунд и менее, в течение которого нетепловая энергия распределяется в среде неравномерно и образуется «горячее пятно», физико-химическую, в течение которой проявляется неравновесность и негомогенность в «горячем пятне» и, наконец, химическую, в которой превращения вещества подчиняются законам общей химии. В результате образуются такие ионы и возбуждённые состояния атомов и молекул при комнатных температурах, которые не могут возникнуть за счет равновесных процессов.
Внешним проявлением ХВЭ служит образование ионов и возбуждённых состояний атомов и молекул при комнатных температурах, при которых эти частицы не могут возникнуть за счет равновесных процессов. Н. Е. Аблесимов сформулирован релаксационный принцип управления свойствами неравновесных физико-химических систем. В случае, когда времена релаксации много больше длительности физического воздействия, существует возможность управления выходом химических форм, фаз и, как следствие, свойствами веществ (материалов), используя сведения о механизмах релаксации в неравновесных конденсированных системах на физико-химической стадии релаксационных процессов (в том числе и в процессе эксплуатации).
Основные разделы ХВЭ
Лазерная химия
Возможность фокусировки лазерного излучения позволяет вводить энергию локально, в определенную область объёма, занимаемого реагирующей смесью. Лазерное воздействие на химические реакции может быть тепловым и фотохимическим. Лазерная офтальмология и микрохирургия, в конечном счете, та же лазерная химия, но для медицинских целей.
Радиационная химия
В рамках радиационной химии рассматриваются некоторые химические процессы, невозможные при использовании традиционных химических подходов. Ионизирующие излучения могут сильно снижать температуру протекания химических реакций без применения катализаторов и инициаторов.
История радиационной химии
Радиационная химия возникла после открытия x-лучей В. Рентгеном в 1895 году и радиоактивности А. Беккерелем в 1896 году, которые первыми наблюдали радиационные эффекты в фотопластинках.
Ядерная химия
Основные направления ядерной химии:
Электрохимия
Традиционно электрохимию разделяют на теоретическую и прикладную.
Звукохимия
Для изучения звукохимических реакций применяют следующие методы:
Структурная химия
Структурная химия — раздел, область химии, изучающая связь различных физических и физико-химических свойств различных веществ с их химическим строением и реакционной способностью. Структурная химия рассматривает не только геометрическое строение молекул; изучению подвергается следующее — длины химических связей, валентные углы, координационные числа, конформации и конфигурации молекул; эффекты их взаимного влияния, ароматичность.
Структурная химия базируется на следующих экспериментальных способах изучения веществ:
Задачи и значение физической химии
Физическая химия — наука, которую часто называют центральной из-за ключевых позиций в современной науке и технике. Большинство явлений в биологических науках, науках о земле можно охарактеризовать с точки зрения поведения атомов и молекул, а также принципов, лежащих в основе значительного прогресса в медицине и технике. Теоретическое и практическое мышление присутствует в этой науке.
Физическая химия-это количественная химия.
Он действует на стыке физики, биологии, медицины и химии. Это одна из традиционных дисциплин химии, которая занимается применением концепций и теорий физики к анализу химических свойств и реактивного поведения вещества.
Кроме того физико химические системы увлекательные и часто красивые в их собственном праве.
Современные исследования в области химических наук во все большей степени направлены на изучение явлений на наноуровне в диапазоне размеров между отдельными молекулами и макроскопической материей.
Физическая химия — раздел химии, занимающийся взаимодействиями и превращениями материалов. Раздел имеет дело с принципами физики, лежащими в основе всех химических взаимодействий стремясь измерить, соотнести и объяснить количественные аспекты реакций. Химические реакции лежат в основе производства практически всего в нашем современном мире.
На такие фундаментальные вопросы и многое другое пытается ответить наука физическая химия.
Физическая химия объединяет химию с физикой. Физико-химики изучают взаимодействие материи и энергии. Термодинамика и квантовая механика являются двумя важными разделами физической химии.
Возможность измерить, понять и контролировать свойства материи на этих масштабах позволяет проводить концептуальные и практические связи между субмикроскопическим миром атомов и молекул, и макроскопическим миром, с которыми мы взаимодействуем.
Наука на основе физики
На основе их анализа, физикохимики могут разрабатывать новые теории, например, как формируются сложные структуры. Имеющие эту специальность люди часто работают в тесном сотрудничестве с другими учеными для исследования и разработке потенциальных возможностей использования новых материалов.
Эта наука о законах строения и превращения веществ традиционно располагает к работе способствуя различным научным карьерам. Многие люди, обученные в качестве физических химиков, в конечном счете работают как химики-аналитики, понимая фундаментальный процесс, связанный с аналитическими методами, что позволяет им улучшать и расширить эти методы.
Что делают физикохимики
Физикохимик сосредоточен на понимании свойств атомов и молекул: как химические реакции работают и эти свойства раскрываются. Работа включает в себя анализ материалов, разработку методов тестирования и характеризует свойства материалов, разработку теории об этих свойствах и открывают для себя возможности использования материалов. Использование сложных приборов и оборудования всегда было важным аспектом этих знаний. Большинство лабораторий имеют аналитические инструменты, которые могут включать в себя лазеры, масс-спектрометры, приборы ядерного магнитного резонанса и электронные микроскопы.
Открытия физикохимиков основаны на понимании химических свойств и описания их поведения с помощью теории науки о законах природы и математических вычислений. Ученые в этой специальности рассматривают свойства и прогнозируют реакции химических веществ, а затем проверяют и уточняют процессы. При этом используется математический анализ и статистические данные об огромных массивах данных, иногда с миллионами точек данных, чтобы выявить скрытую информацию о соединениях, материалах и процессах.
Чтобы выявить свойства материалов ученые могут также проводить моделирование, разработку математических уравнений, которые предсказывают, как соединения будут реагировать с течением времени.
В последнее время все больше и больше ученых задействованы в новых областях материаловедения и молекулярного моделирования, где их навыки в анализе и прогнозировании поведения свойств имеют новые приложения.
Объединив математическую жесткость физической химии с практичностью новых материалов и новых приложений, область этой науки расширяет и новые интересные способы.
Рождение физической химии было чревато противоречиями и спорами. Современная физическая химия имеет тенденцию к доминированию тем в атомной и молекулярной структуре, квантовой химии и спектроскопии.
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Полезное
Смотреть что такое «ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ» в других словарях:
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ — наука, объясняющая химические явления и устанавливающая их закономерности на основе общих принципов физики. Название науки Физическая химия введено М. В. Ломоносовым, который впервые (1752 1753) сформулировал ее предмет и задачи и установил один… … Большой Энциклопедический словарь
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ — ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, наука, изучающая физические изменения, связанные с ХИМИЧЕСКИМИ РЕАКЦИЯМИ, а также связь между физическими свойствами и химическим составом. Главные разделы физической химии ТЕРМОДИНАМИКА, занимающаяся изменениями энергии в… … Научно-технический энциклопедический словарь
Физическая химия — – раздел химии, в котором изучаются химические свойства веществ на основе физических свойств составляющих их атомов и молекул. Современная физическая химия – широкая междисциплинарная область, граничащая с различными разделами физики … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ — ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, объясняет химические явления и устанавливает их закономерности на основе общих принципов физики. Включает химическую термодинамику, химическую кинетику, учение о катализе и др. Термин физическая химия ввел М.В. Ломоносов в 1753 … Современная энциклопедия
Физическая химия — ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, объясняет химические явления и устанавливает их закономерности на основе общих принципов физики. Включает химическую термодинамику, химическую кинетику, учение о катализе и др. Термин “физическая химия” ввел М.В. Ломоносов в… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ — раздел хим. науки, изучающий хим. явления на основе принципов физики (см. (1)) и физ. экспериментальных методов. Ф. х. (как и химия) включает учение о строении вещества, хим. термодинамику и хим. кинетику, электрохимию и коллоидную химию, учение… … Большая политехническая энциклопедия
физическая химия — сущ., кол во синонимов: 1 • физхим (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
физическая химия — — [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en] EN physical chemistry A science dealing with the effects of physical phenomena on chemical properties. (Source: LEE) [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en]… … Справочник технического переводчика
физическая химия — – наука, объясняющая химические явления и устанавливающая их закономерности на основе физических принципов. Словарь по аналитической химии [3] … Химические термины
Физическая химия — «Введение в истинную физическую химию». Рукопись М. В. Ломоносова. 1752 Физическая химия раздел химии … Википедия
ХИМИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ
Полезное
Смотреть что такое «ХИМИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ» в других словарях:
Химия высокомолекулярных соединений — Химия полимеров один из перспективных и успешно развивающихся разделов химической науки. Делится на разделы: физическая химия полимеров, структурная и т. д. Благодаря успешному развитию химии полимеров создаются новые материалы, нашедшие… … Википедия
ХИМИЯ — (возможно от греч. Chemia Хемия, одно из древнейших названий Египта), наука, изучающая превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения. Химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей, выделка кожи и… … Большой Энциклопедический словарь
химия — – наука о составе, строении, свойствах и превращениях веществ. Словарь по аналитической химии [3] • аналитическая химия коллоидная химия неорганическая химия … Химические термины
химия — и; ж. [от араб. alchimia (ал)химия] 1. Научная дисциплина (область естествознания), изучающая вещества, их состав, строение, свойства и взаимные превращения. Прикладная х. Неорганическая х. Органическая х. Теоретическая х. Аналитическая х.… … Энциклопедический словарь
ХИМИЯ. РАЗДЕЛЫ — Химию довольно произвольно делят на несколько разделов, которые нельзя четко отграничить ни от других областей химии, ни от других наук (физики, геологии, биологии). Неорганическая химия занимается изучением химической природы элементов и их… … Энциклопедия Кольера
Химия — (гр. Хемия, одно из древнейших названий Египта) наука, изучающая превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения. Хим. процессы использовались человечеством уже на заре его культурной жизни. В 3 4 вв. зародилась… … Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов
ХИМИЯ КОЛЛОИДНАЯ — раздел физической химии, занимающийся изучением коллоидных дисперсных систем (дисперсий), в которых одно мелкораздробленное вещество дисперсная фаза равномерно распределено (диспергировано) в другой фазе дисперсионной среде. В коллоидных системах … Энциклопедия Кольера
ХИМИЯ — (возможно, от греч. Chemia Хемия, одно из древнейших назв. Египта), наука, изучающая превращения в в, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения. Хим. процессы (получение металлов из руд, крашение тканей, выделка кожи и др.)… … Естествознание. Энциклопедический словарь
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ — наука, объясняющая химические явления и устанавливающая их закономерности на основе общих принципов физики. Название науки Физическая химия введено М. В. Ломоносовым, который впервые (1752 1753) сформулировал ее предмет и задачи и установил один… … Большой Энциклопедический словарь
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ — ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, «наука, объясняющая на основании положений и опытов физическую причину того, что происходит через хим. операции в сложных телах». Это определение, к рое ей дал первый физико химик М. В. Ломоносов в курсе, прочитанном … Большая медицинская энциклопедия