Fiziksel kimya
Fiziksel kimya, Kimya biliminin temel alt bölümlerinden biri (öbür bölümler analitik kimya, organik kimya, inorganik kimya ve biyokimyadır). Fiziksel kimya, maddenin yapısını ve fiziksel ya da kimyasal dönüşümler sırasında ortaya çıkan enerji değişikliklerini inceleyerek, kimyasal gözlemleri kuramsal bir temele oturtmaya ve kimyasal tepkimeleri önceden kestirmeye çalışır. Adından da anlaşılacağı gibi, maddenin niteliğini inceleyen kimya ile enerjiyi inceleyen fiziğin kesişme alanında sayılabilir.
Fiziksel kimya terimi XVIII. yy'dan bu yana kullanılmakla birlikte, uzmanların çoğu, bir kimya alt dalı olarak fiziksel kimyanın, 1887'de Wilhelm Ostwald'ın Zeitschrift für Physikalische Chemie'yi (Fiziksel Kimya Dergisi) kurmasıyla doğduğunda görüş birliğindedirler.
1900'e kadar, Alman üniversitelerindeki kimyacılar, fiziksel kimyada ağırlıklı rol oynadılar. Elektrolitlerin çözeltiler içinde ayrışması konusunda Svante Arrhenius'un çalışmaları, Jacobus van't Hoff'un çözelti incelemeleri, Walther H. Nernst'in elektrokimya ve termodinamik konusundaki çalışmaları, fiziksel kimya araştırmalarının ilk evresini oluşturdu. Bu ilk evre araştırmalarını yapanların öğrencileri başka ülkelere yerleştikçe, fiziksel kimya da, kimya biliminin temel bölümlerinden biri haline geldi.
XX. yy'da fiziksel kimyanın kapsamı genişlemiştir; günümüzde, kimyasal dengenin, yapının ve değişikliğin bütün yönleriyle fiziksel kimya kapsamına girdiği düşünülmektedir. Kimyasal sistemlerin gün geçtikçe daha kesin olarak ölçülmesi ve bu gözlemleri yeterince açıklamak için modeller ve kuramlar önerilmesi de, fiziksel kimyanın kapsamındadır. Fiziksel kimya, kimyasal sistemleri ve geçirdikleri değişiklikleri tanımlamak için, yaklaşık 50 yıldan bu yana gün geçtikçe artan bir biçimde, karmaşık matematik ve istatistik yöntemlerinden yararlanmaktadır. Günümüzde bilgisayar, birçok alandaki araştırmaların temel öğelerinden biridir.
Fiziksel kimya, maddelerin (katı ya da başka türlü) yığışım durumları, bu durumların özellikleri, sürdürülmelerinde rol oynayan güçler, bir durumdan öbürüne geçişler, farklı evrelerin kesişme alanında oluşan özellikler ve tepkimeler (sözgelimi, yapışma kimyası) gibi çeşitli bağımsız konular üstünde yoğunlaşmıştır. Fiziksel kimyacılar, maddenin bileşenlerinin atom ve molekül ölçeğinde düzenlenişini, atomların temel parçacıkları arasındaki güçleri, büyük moleküllerin ve karmaşık iyonların geometrisini ortaya çıkaran kimyasal bağlan ve öbür güçleri incelemektedirler. Fiziksel kimyanın yoğunlaştığı başka bir alan da, kimyasal kinetik ve dengedir. Bu alan, atom düzeyinden molekül düzeyine kadar tepkimelerin hızlarını, bu hızları etkileyen etmenleri ve tepkimeleri denge durumuna getiren güçleri ele alır; kimyasal sistemler için geçerli olan termodinamik yasalarını inceler; bu incelemelerde, tepkimeler sırasında açığa çıkan enerji ile bu enerjinin yararlı işe çevrilmesine özel bir ilgi gösterilir. Çözeltilerin fiziksel ve kimyasal özellikleri ile özelliklerde yer alan parçacıklar arasındaki güçler de, temel inceleme konuları arasındadır.
Sözü edilen konuların tümü, temel fiziksel ve kimyasal özellikler ile değişiklikleri ayrıntılı bir matematiksel yaklaşımla ele alan kuramsal kimya kapsamında sınıflandırılabilir. Fiziksel kimya, daha birçok uzmanlık alanına da ayrılır. Sözgelimi, reoloji, maddenin biçimsel bozulmasını ve akışını inceler. Elektrokimya, sıvı haldeki ya da çözeltiler içindeki iyonları inceler (çünkü bunlar, uygun koşullar altında tepkimeye girerek elektrik enerjisi açığa çıkarır ya da dış kaynaklı bir elektromotor gücün etkisiyle tepkimeye girerler). Işılkimya, ışık ile maddenin etkileşmelerini ve farklı enerjili fotonların atomlar ve moleküller tarafından soğurulması sonucunda oluşan dönüşümleri ele alır. Polimer kimyası, yinelenen birimlerin oluşturduğu makromoleküllerin (kauçuğun, plastiklerin ve yapay liflerin) oluşumunu, yapısını ve özelliklerini inceler. Bununla birlikte, bazı bilim adamları fiziksel kimyayı böyle ayrı alanlara bölmeye çalışmak yerine, genelde bütün kimya alanlarına yönelik temel bir yaklaşım olduğunu ileri sürmektedirler.