ما هي الكيمياء الفيزيائية وأهم تطبيقاتها؟

الكيمياء الفيزيائية (Physical Chemistry): هي فرع الكيمياء الذي يجمع بين مبادئ علم الكيمياء و علم الفيزياء حيث يهتم بدراسة و فهم تأثير المبادئ الفيزيائية علي التفاعلات الكيميائية بين الجزيئات و الذرات، و يتضمن عدة تخصصات و مجالات أهمها الديناميكا الحرارية (Thermodynamics)، الكيمياء السطحية (Surface Chemistry)، الكيمياء الكمية (Quantum Chemistry)، الكيمياء الكهربية (Electrochemistry)، الكيمياء الحركية (Chemical Kinetics)، و التحليل الطيفي (Spectroscopy) و غيرها و هذا ما سنتعرف عليه بالتفصيل مع د/ أسماء شلبي.

تخصصات و مجالات الكيمياء الفيزيائية

1- الديناميكا الحرارية (Thermodynamics)

يهتم هذا التخصص بدراسة العلاقة بين الطاقة الحرارية و التفاعلات الكيميائية. تعتمد على عدة قوانين أهمها قانون الانتروبيا (Entropy) و قانون حفظ الطاقة.

2- الكيمياء السطحية (Surface Chemistry)

يعرف أيضا بمفهوم كيمياء السطوح و يهتم هذا التخصص بدراسة الظواهر الحادثة عند سطح المادة مثل التآكل (Corrosion) و الامتزاز (Adsorption).

3- الكيمياء الكمية (Quantum Chemistry)

يعتمد فرع الكيمياء الفيزيائية هذا على معادلة شرودنغر  (Schrödinger Equation) . حيث انها تدرس سلوك الذرات من ناحية ميكانيكا الكم كما انها تستخدم في حساب طاقات الأنظمة و تساعد في فهم طبيعة الروابط الكيميائية.

4- الكيمياء الكهربية (Electrochemistry)

يهتم هذا التخصص بدراسة  التفاعلات الكيميائية التي تحتوي على نقل الإلكترونات، مثال على ذلك التفاعلات التي تتم في الخلايا الكهروكيميائية و البطاريات. كما أنها تعطي أهمية كبيرة لتطوير خلايا الوقود وعملية الطلاء الكهربائي بالإضافة إلى التحليل الكهربي.

5- الكيمياء الحركية (Chemical Kinetics)

يهتم هذا التخصص بدراسة العوامل المؤثرة على التفاعلات الكيميائية مثل التركيز، درجة الحرارة، الحجم، الضغط و غيرها. كما أنها تساعد في فهم و معرفة آلية تسريع التفاعلات الكيميائية و إبطائها.

6- التحليل الطيفي (Spectroscopy)

يهتم هذا التخصص بدراسة التفاعلات الضوئية مع المواد. عن طريق قياس الأطياف، نتمكن من الحصول على معلومات بخصوص تركيب الجزيئات، الروابط الكيميائية، بالإضافة إلى الطاقة الداخلية للجزيئات.

تطبيقات و استخدامات الكيمياء الفيزيائية

توفر الكيمياء الفيزيائية  الأساس العلمي لفهم العمليات الكيميائية على مستوى عميق، مما يساهم في تطوير التقنيات و تحسين المواد التي تؤثر بشكل مباشر على حياتنا اليومية، و إليك بعضا من هذه التطبيقات:

1- صناعة الأدوية

تساهم في فهم التفاعلات الكيميائية بين الدواء و الجزيئات الحيوية مما يجعل لها أهمية كبرى في تصميم الدواء.

2- تطوير و تحسين المواد

ذات دور فعال في تطوير و تحسين المواد بالإضافة إلى تصميم مواد جديدة ذات صفات مميزة مثل المواد النانوية و المواد فائقة التوصيل.

3- الطاقة المتجددة

تساهم في إنتاج طاقة متجددة نظيفة للبيئة مثل الطاقة الشمسية و بالتالي لها اثر على تحسين عمليات تنقية البيئة.

تعرفنا معا في هذا المقال على تعريف الكيمياء الفيزيائية و بعض تخصصاتها كما تعرفنا أيضا على أهم  استخداماتها و تطبيقاتها وعلاقتها بأنواع الكيمياء الأخري مثل الكيمياء الحيوية مع الدكتورة أسماء شلبي عالمة الكيمياء.