物理化学

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提示:本条目的主题不是化学物理学

物理化学,是一门从物理学角度分析物质体系化学行为的原理、规律和方法的學科,可謂近代化學的原理根基。物理化學家關注於分子如何形成結構、動態變化、分子光譜原理、平衡態等根本問題,涉及的物理学有熱力學動力學量子力學統計力學等。大體而言,物理化學為化學諸分支中,最講求數值精確和理論解釋的學科。

研究内容[编辑]

物理化学的主要研究内容有三个方面[1]

  • 化学体系的宏观平衡性质:以热力学的三个基本定律为理论基础来研究宏观化学体系在气态液态固态、溶解态以及高分散状态的平衡物理化学性质及其规律性。属于这方面的分支学科有化学热力学、溶液、胶体和表面化学
  • 化学体系的微观结构和性质:以量子理论为理论基础,研究原子分子的结构,物体的体相中原子和分子的空间结构、表面相的结构,以及结构与物性的规律性。属于这方面的分支学科有结构化学量子化学
  • 化学体系的动态性质:研究体系中发生的化学变化过程的速率和变化机理。属于这方面的分支学科有化学动力学、催化、光化学和电化学

历史[编辑]

在1752年,「物理化学」这个概念被俄国科学家罗蒙索诺夫在圣彼得堡大学的一堂课程(A Course in True Physical Chemistry)上首次提出。[2]

19世纪后期关于化学热力学,溶液的电离学说,化学动力学等方面的研究,奠定了物理化学这一学科形成和发展的基础。物理化学史上的一个里程碑事件,是1876年美国化学家约西亚·吉布斯发表的《论非均相物体的平衡》一文,其中提出了吉布斯自由能化学势[3]等物理化学中的基本概念,并阐明了化学平衡相平衡表面吸附等现象的本质。

第一本物理化学方面的学术杂志是1887年由德国科学家威廉·奥斯特瓦尔德和荷兰科学家雅各布斯·亨里克斯·范托夫合办的德文期刊《国际物理化学与化学物理研究》(德语:Zeitschrift für Physikalische Chemie)。奥斯特瓦尔德和范托夫,以及瑞典化学家阿伦尼乌斯是十九世纪末二十世纪初物理化学界的领军人物。[4] 三人在1901-1909年间均获得了诺贝尔化学奖

在之后的几十年里,物理化学的发展主要有统计力学的应用和欧文·朗缪尔胶体表面化学的研究。另一个重要的发展,是20世纪30年代随着量子力学的发展而出现的量子化学莱纳斯·鲍林在这个领域做出了突出的贡献。与此同时,实验技术也在大踏步的前进,各种光谱技术的应用,如红外波谱微波波谱电子自旋共振波谱核磁共振波谱可能是20世纪最重要的一些科技成果。

物理化学进一步的发展可能归功于在二战爆发前和二战期间核化学领域的一些新发现,特别是在同位素分离方面,还有最近在天体化学上的发现,[5]以及对化合物理化性质的计算算法的发展(基本上包含了所有的理化性质,如:沸点临界点表面张力蒸气压等20多种特性的值都可以从化学结构式计算出来,就算该分子仍然没有被合成出来)在这个领域,体现出了现代物理化学在实际应用中的重要性。

分支和相关学科[编辑]

當代物理化學包涵數個延伸學門:

参考文献[编辑]

  1. ^ 唐有祺. 物理化学//中国大百科全书·化学卷II. 中国大百科全书出版社. 1992 [2013-04-13]. 
  2. ^ Alexander Vucinich. Science in Russian culture. Stanford University Press. 1963: 388. ISBN 0804707383. 
  3. ^ Josiah Willard Gibbs, 1876, "en:On the Equilibrium of Heterogeneous Substances", Transactions of the Connecticut Academy of Sciences
  4. ^ Laidler, Keith. The World of Physical Chemistry. Oxford: Oxford University Press. 1993: 48. ISBN 0198559194. 
  5. ^ Herbst, Eric. Chemistry of Star-Forming Regions. Journal of Physical Chemistry A. May 12, 2005, 109 (18): 4017–4029. 

参见[编辑]