Home » Articole » RO » Știință » Chimia fizică

Chimia fizică

postat în: Știință 0

Chimia fizică(Diagrama științifică a unei scheme biologice simple de celulă)

Chimia fizică se ocupă cu studiul fenomenelor macroscopice, atomice, subatomice, și particulelor în sisteme chimice din punctul de vedere al legilor și conceptelor fizicii. Aceasta aplică principiile, practicile și conceptele fizicii, cum ar fi mișcarea, energia, forța, timpul, termodinamica, chimia cuantică, mecanica statistică și dinamica, echilibrul.

Chimia fizică, spre deosebire de fizica chimică, este predominant (dar nu întotdeauna) o știință macroscopică sau supra-moleculară, întrucât cea mai mare parte a principiilor pe care a fost fondată chimia fizică sunt concepte legate de întreg, mai degrabă decât doar de structura moleculară/atomică. De exemplu, echilibrul chimic și coloizii.

Unele dintre relațiile pe care chimia fizică înceacă să le rezolve includ efecte ale:

  • Forțe intermoleculare care acționează asupra proprietăților fizice ale materialelor (plasticitate, rezistenţa la rupere, tensiuni superficiale în lichide).
  • Cinetica reacțiilor asupra vitezei de reacție.
  • Identitatea ionilor și conductivitatea electrică a materialelor.
  • Chimia de suprafaţă și electrochimia membranelor.
  • Interacțiunea unui corp cu altul în ceea ce privește cantitatea de căldură și lucrul mecanic, conform termodinamicii.
  • Transferul de căldură între un sistem chimic și mediile sale în timpul schimbării de fază sau a reacției chimice conform termochimia.
  • Studiul proprietăților coligative ale numărului de specii prezente în soluție.
  • Numărul de faze, numărul de componente și gradul de libertate (sau varianța) pot fi corelate între ele cu ajutorul de regulii fazei.
  • Reacții de celule electrochimice.

Concepte-cheie

Conceptele cheie ale chimiei fizice sunt modurile în care fizica pură se aplică la problemele chimice.

Unul dintre conceptele-cheie din chimia clasică este că toți compușii chimici pot fi descrişi ca grupuri de atomi legaţi împreună, și reacțiile chimice pot fi descrise ca realizarea și ruperea acestor legături. Prezicerea proprietăților compușilor chimici dintr-o descriere a atomilor și modul în care legătura este realizată este unul dintre obiectivele majore ale chimiei fizice. Pentru a descrie atomii și legăturile precis, este necesar să se cunoască atât unde se găsesc nucleele atomilor, cât și modul în care sunt distribuiţi electronii în jurul lor.

Chimia cuantică, un subdomeniu al chimiei fizice, se ocupă în special de punerea în aplicare a mecanicii cuantice la problemele chimice, oferind instrumente pentru a afla cât de puternice sunt și ce forme au legăturile, cum se mişcă nucleele, și modul în care lumina poate fi absorbită sau emisă de un compus chimic. Spectroscopia este o sub-disciplină a chimiei fizice, care este în mod special preocupată de interacțiunea radiației electromagnetice cu materia.

Un alt set de întrebări importante în chimie se referă la ce fel de reacții se pot întâmpla în mod spontan, și care proprietăți sunt posibile pentru un amestec chimic dat. Acest lucru este studiat în termodinamica chimică, care stabilește limite privind cantitățile, cum ar fi cât de departe o reacție poate continua, sau cât de multă energie poate fi convertită în lucru mecanic într-un motor cu ardere internă, şi ce legături există între proprietăți, cum ar fi coeficientul de dilatare termică și viteza de schimbare a entropiei cu presiunea pentru un gaz sau un lichid. Aceasta poate fi utilizată în mod frecvent pentru a evalua dacă un proiect de reactor sau motor este fezabil, sau pentru a verifica validitatea datelor experimentale. Într-o măsură limitată, cvasi-echilibrul și non-echilibrul termodinamic poate descrie schimbări ireversibile. Oricum, termodinamica clasica se ocupă în cea mai mare parte cu sisteme în echilibru și modificări reversibile, și nu ceea ce de fapt se întâmplă, sau cât de repede, departe de echilibru.

Ce reacții apar și cât de repede, este subiectul cineticii chimice, o altă ramură a chimiei fizice. O idee cheie în cinetica chimică este că, pentru ca reactanții să reacționeze și să formeze produse, cele mai multe specii chimice trebuie să treacă prin stări de tranziție, care sunt cu energii mai mari decât reactanții sau produsele rezultate, și acţionează ca o barieră de reacție. În general, cu cât bariera este mai mare, cu atât este mai lentă reacția. O a doua idee este faptul că cele mai multe reacții chimice apar ca o succesiune de reacții elementare, fiecare cu propria sa stare de tranziție. Întrebări cheie în cinetică includ modul în care viteza de reacție depinde de temperatură și de concentrațiile reactanților și catalizatorilor în amestecul de reacție, precum și modul în care catalizatorii și condițiile de reacție pot fi proiectate pentru a optimiza viteza de reacție.

Cât de repede apar reacțiile, se poate adesea afla cu doar câteva concentrații și o temperatură, în loc de a fi nevoie să se cunoască toate pozițiile și vitezele fiecărei molecule dintr-un amestec. Acesta este un caz special al unui alt concept cheie în chimie fizică, care spune că, în măsura necesităţilor unui inginer, tot ce se întâmplă într-un amestec cu un număr foarte mare (probabil de ordinul constantei lui Avogadro, 6 x 1023) de particule poate fi de multe ori descris de doar câteva variabile, cum ar fi presiunea, temperatura , și concentraţia. Motivele exacte pentru aceasta sunt descrise în mecanica statistică, un domeniu din chimie fizică, care este, de asemenea, partajat şi de fizică. Mecanica statistică oferă, de asemenea, modalități de a prezice proprietățile pe care le vedem în viața de zi cu zi de la proprietățile moleculare fără a se face apel la corelații empirice bazate pe similitudini chimice.

Traducere din Wikipedia

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.