ما هي الكيمياء الفيزيائية؟
تُعتبر الكيمياء الفيزيائية (بالإنجليزية: Physical Chemistry) فرعًا هامًا من فروع الكيمياء، حيث تركز على دراسة تفاعلات وتحولات المادة من خلال أسس الفيزياء التي تفسر جميع التفاعلات الكيميائية. هذا المجال يسعى لفهم كيفية تصرف المادة على المستويات الجزيئية والذرية، بالإضافة إلى طريقة حدوث التفاعلات الكيميائية.
تمكننا الكيمياء الفيزيائية من دراسة خصائص المادة المتنوعة، مثل تحول المركب من حالة سائلة إلى حالة صلبة، أو الأسباب الكامنة وراء احتراق المواد. يمثل هذا التخصص قيمة علمية كبيرة، حيث يفتح آفاقًا جديدة لاكتشاف نظريات مبتكرة تُفسر الظواهر الكيميائية في عالمنا، مستندة إلى الأساليب العلمية الدقيقة.
تتضمن الكيمياء الفيزيائية عدة تخصصات فرعية، مثل: الكيمياء الكهربائية، والكيمياء الضوئية، وكيمياء الحفز والسطوح، والكيمياء الحرارية، وكيمياء الحركة، وكيمياء الكم، بالإضافة إلى التحليل الطيفي.
تاريخ الكيمياء الفيزيائية
شهد مجال الكيمياء الفيزيائية تطورًا تدريجيًا عبر التاريخ، ومن بين النقاط المهمة في هذا التطور، نذكر ما يلي:
- ظهر مصطلح الكيمياء الفيزيائية في منتصف القرن الثامن عشر، حيث تم استخدامه لأول مرة على لسان الفيلسوف ميخائيل لومونوسوف خلال محاضرة له أمام طلاب الجامعة.
- شهدت الستينيات والثمانينيات من القرن التاسع عشر تعميقًا في فهم العلماء لكيفية ترابط القوانين الكيميائية والفيزيائية، مما أفضى إلى زيادة البحث في مجالات الديناميكا الحرارية الكيميائية والحركية الكيميائية.
- في عام 1876م، نشر يوشيا ويلارد جيبس مقالة هامة حول توازن المواد غير المتجانسة، والتي قدمت مساهمات جوهرية في هذا المجال.
- شهد عام 1887م تأسيس أول مجلة علمية مختصة بالكيمياء الفيزيائية تحت عنوان “Zeitschrift für Physikalische Chemie”، والتي أسسها فيلهلم أوستوالد وجاكوبوس هنريكوس فان هوف.
- في الثلاثينيات من القرن العشرين، تم ربط نظريات ميكانيكا الكم بالكيمياء، مما أدى إلى صياغة مصطلح “كيمياء الكم”، بالإضافة إلى تطور الدراسات المتعلقة بالكيمياء النووية نتيجة لتقدم الأبحاث الفيزيائية.
- شهد القرن العشرين تطورات جديدة في تقنيات التحليل الطيفي، بما في ذلك التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء، والتحليل الطيفي بالموجات الدقيقة، وكذلك الرنين المغناطيسي الإلكتروني والرنين المغناطيسي النووي.
ما هي مهام الكيميائيين الفيزيائيين؟
يتسم عمل الكيميائيين الفيزيائيين بدقة عالية، حيث يعتمدون على تقنيات وأجهزة متطورة تتماشى مع أحدث الاتجاهات العلمية، مثل الليزر، والرنين المغناطيسي النووي، والمجاهر الإلكترونية. يتم من خلالها تحليل المواد واختبار خصائصها، وتطوير نظريات جديدة لاكتشاف التطبيقات المحتملة لها.
علاوة على ذلك، يستعمل الكيميائيون التقنيات الرياضية والإحصائية لتحليل البيانات الكبيرة، مما يسهم في اكتشاف مواد ومركبات جديدة. كما يطورون معادلات رياضية تساعد في فهم كيفية تفاعل المركبات مع مرور الزمن.