معلومات عن الكيمياء الفيزيائية
هي أحد فروع علم الكيمياء وهو أحد العلوم المتخصصة في دراسة سلوك وتحركات المادة على المستوى الذري أو الجزيئي ، ويختص ايضا بدراسة المواد بمختلف خصائصها مثل المقياس الماكروسكوبي وهو الذي يقوم بدراسة جزيئات المادة التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة ، والمقياس دون الذري الذي يختص بدراسة جزيئات المادة التي لا ترى بالعين المجردة مثل الإلكترونات [1] .
المقياس الماكروسكوبي
الكيمياء الفيزيائية تختلف عن باقي فروع علم الكيمياء في أنها تتضمن الكثير من المصطلحات والمفاهيم الفيزيائية لتوضيح وتفسير الظواهر والتفاعلات الكيميائية.
بينما يقوم المقياس الماكروسكوبي ويتخصص في دراسة الأجزاء الكبيرة في المادة ، التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة ولا تحتاج إلى عدسات أو ميكروسكوبات لتكبيرها بل تكون ظاهرة وواضحة أمام عين الإنسان ، ويشمل المقياس الماكروسكوبي بعض الكميات والمفاهيم والمصطلحات التي يتعامل معها ويقوم بدراستها بشكل تفصيلي مثل:
- درجات انصهار المواد الصلبة ودرجة غليان المواد السائلة وغيرها .
- معامل التمدد الحراري الخطي للمواد .
- الحرارة الكامنة في المواد لتبخير ما بها من غازات أو سوائل أو ما شابه ذلك .
- المحتوى الحراري في المواد للانصهار .
عندما نقوم بالنظر إلى جزيئ ماء فإن المقياس الماكروسكوبي يتعامل مع جميع حالاته المادية يتعامل معه وهو في حالة التجمد إذا كان ثلجا ، ويتعامل معه في حالته السائلة إذا كان ماء سائل ، ويتعامل معه في حالته الغازية إذا كان بخار .
لكن إذا نظرنا للماء كجزيئ كيميائي H2O فإن المقياس الماكروسكوبي لا يتعامل معه ، لأنه في تلك الحالة قد تحول إلى جزيئات صغيرة وهي إلكترونات ولا يمكن رؤيتها بالعين المجردة والمقياس الماكروسكوبي يتخصص فقط بدراسة الأجزاء الكبيرة التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة .
المقياس المجهري
المقياس المجهري عكس المقياس الميكروسكوب وذلك لأنه يتخصص بدراسة الأجزاء الصغيرة في المواد التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة ، والتي تحتاج إلى أجهزة تكبير مثل المجهر أو الميكروسكوب أو غيرهم من أجهزة التكبير لسهولة رؤيتها وسهولة دراستها والتعامل معها .
يتخصص المقياس المجهري بدراسة أشكال وهياكل البلورات التي تكون الذرات والجزيئات ، ويكون تركيب البلورة له تأثير كبير على حركة البلورة نفسها وخصائصها وسلوكها ، وتلك المواد التي يتحكم تركيبها البلوري في جزء كبير من خصائصها وسلوكياتها تستخدم في صناعة منشآت مثل الجسور وتستخدم ايضا في صناعة الطائرات وغيرها من المركبات .
المقياس الذري
المقياس الذري ليس ثايت في كل المواد ولكنه يختلف ويتغير من مادة لأخرى حسب طبيعة وتكوين كل متدة ، ولكن هناك بعض العناصر التي تتشابه معا في بعض الخصائص التي بينها ويتم جمع تلك العناصر معا في جدول يعرف بالجدول الدوري ، بحيث تكون كل مجموعة من العناصر التي بينها تشابه في بعض العناصر سلسلة معا في الجدول الدوري أو مجموعة .
ومن بعض الأمثلة والخصائص التي يدرسها المقياس الذري في المواد هي الكتلة الذرية والعدد الذري الخاص بكل عنصر يقوم المقياس الذري بدراسته ، يقوم ايضا المقياس الذي بدراسة تحديد طول الرابطة بين أجزاء العناصر ويكون ذلك عن طريق استخدام نصف القطر لكل عنصر تتم دراسته .
المقياس دون ذري
المقياس دون الذري يتضح من اسم المقياس العمل الذي يقوم به ، وهو أنه يقوم المقياس دون الذري بدراسة الأجسام والأجزاء الأصغر من الذرات ( الذرات لا ترى بالعين المجرد لذلك نستخدم أجهزة التكبير لدراستها ، والأجزاء دون الذرية أصغر بكثير من الذرات ) لذلك تسمى الأجزاء والجسيمات دون الذرية أي الأجسام التي تفوق الذرات في صغر حجمها .
يستخدم هذا النوع من أنواع المقاييس في قياس الطبيعة المزدوجة الجسيمات ، الطبيعة الموجية للأجسام الصغيرة والتي تسمى حسينيات وغيرها من الأشياء هي التي تسبب إطلاق مسمى الموجات أو الطاقة على تلك الأجزاء والجسيمات .
تقوم الكيمياء الفيزيائية بدراسة الأجزاء والجسيمات دون الذرية على مستوى عالي من التقدم والتطور في دراسة تلك الأجسام ، الجسيمات دون الذرية هناك ايضا مجالات وتخصصات أخرى تقوم بدراستها غير الكيمياء الفيزيائية وهي الكيمياء النووية ، وذلك لأهمية ذلك العلم وتلك الجسيمات والفوائد التي تعود منه على المهتمين بدراسة تلك الأجزاء وتلك العلوم .
من اسم ذلك العلم ( الكيمياء الفيزيائية ) يتضح ويظهر لنا أهمية ذلك النوع وذلك الفرع من العلوم ، حيث يتضمن ذلك النوع من العلوم ويستخدم بعض التقنيات والمبادئ والتطورات والمصطلحات أيضا الخاصة بعلم الفيزياء ، لكي يقوم بشرح وتسهيل فهم ودراسة فرع وجزء معين من أحد فروع علم الكيمياء وهو الكيمياء الفيزيائية .
ومن الأشياء التي تلاحظ أثناء دراسة ذلك الأنواع من العلوم عند المتخصصين في دراسته هو أنه عوامل مثل الضغط ودرجة الحرارة في ارتفاع وانخفاض كل منهما وتناسبهما طرديا أو عكسيا مع التفاعلات الموجودين بها ، فإن كل منهما يكون له تأثير على القياس المجهري والقياس الميكروسكوبي بينما تأثيرهم على القياس الذري ودون الذري فإنه يتضائل مع هذين النوعين من القياس إلى أن يتلاشى ويكاد لا يذكر له تأثير على تلك القياسات .
فروع الكيمياء الفيزيائية
يستخدم علم الفيزياء في شرح وتبسيط وحل بعض المشكلات التي تكون في الكيمياء وهذا ما يسمى بالكيمياء الفيزيائية ، والكيمياء الفيزيائية هو أحد فروع علم الكيمياء ولكنه يتضمن أسفله بعض الفروع الأخرى ، مثل [2] :
-
التحليل الطيفي:
وهو علم أو أحد فروع علم الكيمياء الفيزيائية يتم من خلاله أو يقوم هذا العلم بدراسة التفاعلات في تلك المادة ، وعلاقتها بالإشعاع المغناطيسي المرتبط بتلك التفاعلات الكيميائية التي تحدث في تلك المادة ، ويكون ذلك بواسطة فرع الكيمياء الفيزيائية . -
كيمياء الكم:
هذا الفرع من فروع الكيمياء الفيزيائية يقوم بدراسة الذرات المكونة للأجزاء والمواد بشكل تفصيلي أكثر من ، حيث قوة تلك المواد وقوة العناصر الكيميائية المكونة لها، يدرس الروابط التي بين أجزاء وعناصر تلك المواد من حيث نوع الروابط ، طول الروابط ، قوة الروابط وتأثيرها في التفاعلات وإتمامها ، أعداد تلك الروابط ، أنواع العناصر التي تقوم الروابط بربطها معاه وكل ما يخص الروابط في العناصر الكيميائية ، يدرس ايضا الطرق والمسارات التي تتحرك فيها نواة الذرات المكونة لتلك العناصر . -
علم الديناميكا الحرارية الكيميائية:
يختص هذا الفرع من فروع الكيمياء الفيزيائية بالتعمق في دراسة التفاعلات وقوتها وسرعة إتمامها والوقت الذي تتم فيه هذه التفاعلات وعفوية تلك التفاعلات ، ويدرس ايضا المخاليط الكيميائية وخصائصها وأنواعها إذا كانت متجانسة أو غير متجانسة . -
الحركية الكيميائية:
يختص هذا النوع من العلوم الكيميائية بدراسة التفاعلات الكيميائية ومعدلاتها وسرعتها ويدرس العوامل التي تؤثر على التفاعلات الكيميائية مثل العوامل الحفازة وجودها أو غيابها وغيرها من العوامل المؤثرة على التفاعل .
يمكن أن نفهم من ذلك أن الكيمياء الفيزيائية هي فرع متنوع جدا من الكيمياء ، تم تقسيمه إلى عدة تخصصات من أجل توظيف الفيزياء في دراسة جوانب محددة من الكيمياء .