La física química es una rama de la física que estudia los procesos químicos desde un punto de vista físico. Se centra en comprender las propiedades físicas y el comportamiento de los sistemas químicos, utilizando principios tanto de la física como de la química. Este campo investiga los fenómenos fisicoquímicos utilizando técnicas de la física atómica y molecular y de la física de la materia condensada .
El Departamento de Educación de los Estados Unidos define la física química como "un programa que se centra en el estudio científico de los fenómenos estructurales combinando las disciplinas de la química física y la física atómica/molecular. Incluye instrucción en estructuras heterogéneas, fenómenos de alineación y de superficie, teoría cuántica, física matemática, mecánica estadística y clásica, cinética química y física láser". [1]
Aunque se encuentra en la interfaz de la física y la química, la física química se distingue de la química física , ya que se centra más en el uso de teorías físicas para comprender y explicar los fenómenos químicos a nivel microscópico, como la mecánica cuántica, la mecánica estadística y la dinámica molecular. Mientras tanto, la química física utiliza una gama más amplia de métodos, como la termodinámica y la cinética, para estudiar la naturaleza física de los procesos químicos. Por otro lado, la química física se ocupa de las propiedades físicas y el comportamiento de la materia en las reacciones químicas, cubriendo una gama más amplia de temas como la termodinámica , la cinética y la espectroscopia , y a menudo vincula el comportamiento químico macroscópico y microscópico. La distinción entre los dos campos aún necesita ser aclarada ya que ambos campos comparten puntos en común. Los científicos a menudo practican en ambos campos durante su investigación, ya que existe una superposición significativa en los temas y técnicas utilizadas. [2] Revistas como PCCP ( Physical Chemistry Chemical Physics ) cubren la investigación en ambas áreas, destacando su superposición.
El término "física química" en su sentido moderno fue utilizado por primera vez por el científico alemán A. Eucken, quien publicó "Un curso de física química" en 1930. Antes de esto, en 1927, la publicación "Química electrónica" de V. N. Kondrat'ev, NN Semenov e Iu. B. Khariton insinuó el significado de "física química" a través de su título. El Instituto de Física Química de la Academia de Ciencias de la URSS fue establecido en 1931. En los Estados Unidos, " The Journal of Chemical Physics " se ha publicado desde 1933. [3]
En 1964, la Fundación General Electric estableció el Premio Irving Langmuir en Física Química para honrar los logros sobresalientes en el campo de la física química. El premio, que lleva el nombre del Premio Nobel Irving Langmuir , reconoce las contribuciones significativas a la comprensión de los fenómenos químicos a través de los principios de la física, que impactan en áreas como la química de superficies y la mecánica cuántica. [4]
Los físicos químicos investigan la estructura y dinámica de iones , radicales libres , polímeros , cúmulos y moléculas . Su investigación incluye el estudio de los aspectos mecánicos cuánticos de las reacciones químicas, los procesos de solvatación y el flujo de energía dentro y entre moléculas, y nanomateriales como los puntos cuánticos. Los experimentos en física química generalmente implican el uso de métodos espectroscópicos para comprender los enlaces de hidrógeno , la transferencia de electrones , la formación y disolución de enlaces químicos , las reacciones químicas y la formación de nanopartículas .
Los objetivos de investigación en el ámbito teórico de la física química son comprender cómo funcionan las estructuras y reacciones químicas a nivel mecánico cuántico. Este campo también pretende esclarecer cómo se comportan y reaccionan los iones y radicales en fase gaseosa y desarrollar aproximaciones precisas que simplifiquen el cálculo de la física de los fenómenos químicos.
Los físicos químicos buscan respuestas a preguntas como:
