Физическая химия - наука о закономерностях химических процессов и химических явлений. Она объясняет эти явления на основе фундаментальных положений физики и стремится к количественному описанию химических процессов. Объектами ее являются любые системы, в которых могут протекать химические превращения. Физическая химия изучает происходящие в этих системах изменения, сопровождающиеся переходом химической формы движения в различные физические формы движения - тепловую, электрическую, лучистую и др. Таким образом, физическая химия изучает химические процессы не сами по себе, а в неразрывной связи с сопровождающими их физическими явлениями - выделением (поглощением) теплоты, энергии излучения, прохождением электрического тока и др.

К главным задачам физической химии можно отнести изучение и объяснение основных закономерностей, определяющих направленность химических процессов, скорость их протекания, влияние на них среды, примесей, излучения и т. п., условия получения максимального выхода необходимых продуктов. Для современной физической химии центральной является проблема установления связи между строением вещества и его реакционной способностью. Сегодня нет и не может быть химика, творчески работающего в любой области, который не использовал бы знание физической химии в конкретных исследованиях. Современная физическая химия служит и теоретическим основанием химической технологии.

Название науки - физическая химия - отражает как историю возникновения ее на стыке двух наук - физики и химии, так и в значительно большей мере то, что она широко использует теоретические и экспериментальные методы физики при исследовании химических явлений. Два теоретических метода физики давно и широко используются при решении основных задач физической химии. Термодинамический метод применяется для решения проблемы направленности процессов химического и фазового равновесия. Метод молекулярно кинетической теории - при определении свойств систем, состоящих из множества частиц, таких, как газы, кристаллы или растворы.

На современном этапе развития физической химии в ней всесторонне используется важнейшая физическая теория - квантовая механика. Все без исключения атомы, молекулы, ионы, радикалы и другие микрочастицы представляют собой квантовомеханические системы. Поэтому изучение таких систем, рассмотрение элементарных актов химического превращения, объяснение процессов на атомно-молекулярном уровне невозможно без применения квантовой механики. Широко используются в физической химии и физические методы исследования - дифракционные и спектральные методы, потенциометрия, кондуктометрия и др.

Характерная для физической химии особенность - применение теоретических явлений - отмечалось уже М. В. Ломоносовым, от которого ведет свое начало и само название науки Физическая химия. Соответствующий курс впервые был прочитан М. В. Ломоносовым для студентов в 1752-1753 гг. Им же написан и первый учебник по физической химии - истинной физической химии для учащейся молодежи. В физической химии Ломоносова были предвосхищены ее будущие успехи, которые стали возможны благодаря развитию теоретических методов физики в XIX в. Труды Карно, Майера, Джоуля, Гесса, Клаузиуса, Гиббса, Вант-Гоффа, Нернста в области термодинамики, Максвелла, Больцмана, Гиббса в области молекулярно-кинетической теории и статистической физики составили фундамент и физической химии. Большая заслуга в оформлении ее как учебной дисциплины впервые после М. В. Ломоносова принадлежит Н. Н. Бекетову, по предложению которого в 1864 г. в Харьковском университете учреждено физико-химическое отделение. С 1865 г. он там же начал читать курс физической химии.

Выдающийся вклад в развитии физической химии внес Д. И. Менделеев. Большой интерес представляют его исследования в области газов и растворов. Основание Оствальдом и Вант-Гоффом журнала Zeitschrift fur physicalische Chemie (1887), труды Вант-Гоффа, Аррениуса, Оствальда, Каблукова, Меншуткина, Курнакова и других в области химической термодинамики и кинетики способствовали выделению физической химии в самостоятельную науку. В XX в. революция в физике, связанная с трудами Планка, Эйнштейна, Шредингера и др., в области квантовой статистики и квантовой механики атомов и молекул привела к рассмотрению химических процессов на атомно-молекулярном уровне, к развитию учения о реакционной способности, центральным в котором стало исследование элементарного химического акта. Физическая химия успешно развивалась трудами наших ученых, таких, как Д. П. Коновалов (учение о растворах), Н. А. Шилов, Н. Н. Семенов (химическая кинетика), А. А. Баландин (катализ), А. М. Теренин (фотохимия), Я. К. Сыркин (строение вещества), А. Н. Фрумкин (электрохимия) и многих других, и ряда зарубежных.

В заключение следует отметить особое значение физической химии при формировании у студента диалектико-материалистического мировоззрения. При ее изучении особенно ясным становится, что в кульминационных точках развития науки при ломке привычных понятий диалектико-материалистический метод познания обеспечивает наиболее правильное понимание новых научных фактов и помогает естествоиспытателю выработать правильный взгляд в новой, еще мало исследованной области знания.

Назад, на страницу описания