شارك
الرئيسية
2 دقائق ما هي الكيمياء الفيزيائية؟
الكيمياء الفيزيائية هي فرع من فروع الكيمياء يتعامل مع التركيب الفيزيائي للمركبات الكيميائية، والطريقة التي تتفاعل بها مع المواد الأخرى، والروابط التي تربط الذرات مع بعضها. فهي علم يجمع بين الكيمياء والفيزياء، ومن الأمثلة على الكيمياء الفيزيائية تحليل الخشب من خلال حمض النيتريك.
من هو مؤسس الكيمياء الفيزيائية؟
يعد الفيلسوف والكيميائي الألماني فيلهلم أوستوالد مؤسس الكيمياء الفيزيائية، وحاز على جائزة نوبل عام 1909، حيث درس في ثمانينيات القرن التاسع عشر سرعات العديد من التفاعلات الكيميائية، بما في ذلك التفاعلات التي تحدث في وجود الأحماض والقواعد.
في عام 1894، كشف أوستوالد عن وجود مادة محفزة يمكن أن تؤثر على سرعة التفاعل الكيميائي، دون أن تظهر في منتجاتها النهائية.
على ماذا يركز باحثو الكيمياء الفيزيائية؟
يركز الكيميائيون الفيزيائيون على فهم الخصائص الفيزيائية للذرات والجزيئات، وطريقة عمل التفاعلات الكيميائية، وما تكشفه هذه الخصائص، وتستند اكتشافاتهم إلى فهم الخصائص الكيميائية ووصف سلوك التفاعلات باستخدام نظريات الفيزياء والحسابات الرياضية.
ما هي المجالات الأساسية للكيمياء الفيزيائية؟
هناك 6 مجالات أساسية للكيمياء الفيزيائية وهي:
- الديناميكا الحرارية (الترموديناميك) والكيمياء الحرارية: ويتم من خلالها دراسة المحتوى الحراري للروابط، ودراسة التفاعلات الكيميائية من الناحية الحرارية.
- الكيمياء الكهربائية: تعنى بالتحويل بين الطاقة الكيميائية والكهربائية، من خلال تفاعلات الأكسدة والإرجاع. حيث يمكن استخدام الطاقة الكهربائية لتحريك التفاعلات الكيميائية التي لا تحدث بشكل تلقائي. تستخدم الطرق الكهروكيميائية على نطاق واسع في التشخيص الطبي، حيث تقيس بشكل روتيني تركيزاً منخفضاً جداً للجزيئات ذات الأهمية السريرية. وتم العثور على تطبيقات أخرى للكيمياء الكهربائية في الطاقة الشمسية، وخلايا الوقود وتكنولوجيا تخزين الطاقة.
- الكيمياء الحركية: وبها يتم دراسة معدلات التفاعلات، وتشرح كيفية زيادة محفز معين (إنزيم) لمعدلات التفاعل الكيميائية. إن سرعة التفاعل تعتمد على عوامل كثيرة مثل:
-تركيز المركب المتفاعل.
-درجة الحرارة، ما يعني أن التحكم الدقيق في درجة الحرارة أمر بالغ الأهمية للقياس الكمي في الحركية الكيميائية
-الشكل الفراغي للمتفاعلات.
- الكيمياء الضوئية: هي دراسة للتفاعل الكيميائي الناتج عن الضوء، لأن امتصاص الفوتونات من الضوء قد يحول الجزيء المعرض لها إلى حالة إلكترونية مثارة، حيث يكون من المرجح أن يتفاعل بشكل أكبر من الحالة الإلكترونية الساكنة. ويعد التركيب الضوئي مثالاً مشهوراً عن الكيمياء الضوئية، وهو العملية التي يستخدم فيها النبات الطاقة فوق البنفسجية لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى غلوكوز وأكسجين.
- ميكانيكا الكم: يوفر ميكانيكا الكم أساساً ثابتاً لفهم العديد من الظواهر التي تحاول الكيمياء التقليدية فهمها، مثل التفاعل الذري الذي يشكل الجزيء والبنية الصلبة، والتفاعلات بين الجزيئات والروابط فيما بينها، وصولاً إلى فهم التفاعلات الكيميائية.
- كيمياء السطوح: يدرس هذا المجال التفاعلات الكيميائية التي تحدث على الأسطح، وتركز هذه الدراسة على كيفية تفاعل الجزيئات والذرات مع بعضها بعضاً على الطبقة السطحية للمواد.
عندما تتعرض مادة صلبة لسائل أو غاز، يحدث تفاعل على سطح المادة الصلبة، ويمكن أن تتغير خصائصها بشكل كبير نتيجة لهذا التعرض، والألومنيوم هو مثال على ذلك: فهو مقاوم للتآكل على وجه التحديد لأن سطح المعدن النقي يتفاعل مع الأكسجين لتشكيل طبقة من أكسيد الألومنيوم، والتي تعمل على حماية الجزء الداخلي للمعدن من الأكسدة الإضافية، ولهذا المجال العديد من التطبيقات الصناعية.
مقالات ذات صلة على الموقع: