Fizikinė chemija

Fizikinė chemija yra chemijos atšaka, tirianti makroskopinius, atominius, subatominius ir dalelių reiškinius cheminėse sistemose, besiremiant judėjimo, energijos, jėgos, laiko, termodinamikos, kvantinės chemijos, statistinės mechanikos, analitinės dinamikos ir cheminės pusiausvyros dėsniais ir terminologija.

Skirtingai nei cheminė fizika, fizikinė chemija daugiausiai (tačiau ne visada) yra makroskopinis ir viršmolekulinis mokslas, kadangi dauguma principų, kuriais remiantis ši mokslo šaka atsirado yra susiję su visumine medžiagos struktūra, o ne vien molekuline/atomine struktūra (pvz., cheminė pusiausvyra ir dinamika, koloidai).

Istorija

M. Lomonosovo 1752 m. rankraštis apie fizikinę chemiją

Termino „fizikinė chemija“ autorystė priskiriama rusų mokslininkui Michailui Lomonosovui, kuris 1752 m. Petrapilio universiteto studentams pristatė paskaitų kursą pavadinimu: „Tikros fizikinės chemijos kursas“ (rusų k. «Курс истинной физической химии»). Paskaitų kurso preambulėje jis paaiškina ir patį naująjį terminą: „Fizikinė chemija yra mokslas, kuris fizikinių eksperminetų būdu privalo paaiškinti priežastį to, kas vyksta kompleksiniuose kūnuose cheminių operacijų metu.“

Moderniosios fizikinės chemijos ištakos siekia XIX a. septintąjį-devintąjį dešimtmečius ir yra susijusios su atradimais cheminėje termodinamikoje, elektrolitais tirpaluose, chemina kinetika ir kitais dalykais. Vienas kertinių akmenų buvo 1876 m. paskelbta Josiah Willard Gibbs publikacija pavadinimu Apie heterogeniškų tirpalų pusiausvyrą, kurioje pristatyti kai kurie kertiniai fizikinės chemijos elementai – Gibso energija, cheminiai potencialai ir Gibso fazės taisyklė. Kiti itin reikšmingi tyrimai – Heike Kamerlingh Onnes – entalpijos termino įvedimas 1909 m. publikacijoje. Pirmasis būtent fizikinės chemijos sričiai skirtas mokslinis žurnalas buvo vokiečių kalba leidžiamas Zeitschrift für Physikalische Chemie. Pirmasis numeris buvo išleistas Vilhelmo Ostvaldo ir Jakobo Henriko vant Hofo 1887 m. Šie autoriai kartu su Svante Augustu Arenijumi buvo svarbiausios figūros XIX a. pab.-XX a. pr. Visi trys buvo apdovanoti Nobelio chemijos premija 1901–1909 m. laikotarpiu. Latvių mokslininkui P. Valdenui kartu su savo mokytoju V. Ostvaldu pavyko sukurti metodiką neorganinių ir organinių rūgščių valentingumui nustatyti (vadinamoji Ostvaldo–Valdeno taisykle. Pastarųjų dešimtmečių pasiekimai – statistinės mechanikos praktinis pritaikymas cheminėms sistemoms ir koloidų bei paviršiaus chemijos tyrimai. Pastarojoje srityje ypač nusipelnęs amerikiečių mokslininkas Irvingas Langmuiras, 1932 m. apdovanotas Nobelio premija. Kitas svarbus žingsnis – kvantinės chemijos išvystymas iš kvantinės mechanikos pradedant XX a. Ketvirtuoju dešimtmečiu. Čia reikšmingą indėlį paliko Linus Paulingas, taip pat pagarsėjęs kaip dviejų skirtingų sričių Nobelio premijų gavėjas. Kartu su teoriniais atradimais vystėsi ir išradimai taikyme – čia pasiekta ir tokių ypač svarbių XX a. žmonijai spektroskopijos išradimų, kaip infradaudonoji spektroskopija, mikrobangų spektroskopija, elektronų paramagnetinis rezonansas ir branduolinio magnetinio rezonanso spektorskopija. Tolesnis fizikinės chemijos vystymas gali būti siejamas su atradimais branduolinėje chemijoje, ypač izotopų atskyrime (prieš ir po Antrojo Pasaulinio karo), neseni atradimai astrochemijoje, taip pat skaičiavimo algoritmais „pridėtinių fizikinių-cheminių savybių“ srityje, pvz., įvairiems medžiagos kritiniams taškams.

Fizikinės chemijos istorija Lietuvoje

Fizikinės chemijos mokslo pradininku Lietuvoje laikomas profesorius Vincas Čepinskis. Įsteigus Lietuvos universitetą nuo 1922 m. Matematikos – Gamtos fakulteto Fizikos – Chemijos skyriuje veikė ir Fizikinės chemijos katedra. Ji išbuvo iki pat universiteto uždarymo 1950 m. Nuo tol Fizikinės chemijos katedra veikė KPI. Fizikinės ir neorganinės chemijos katedra veikia ir dabartiniame KTU kaip Fizikinės ir neorganinės chemijos katedra.

Fizikinės chemijos žymiausieji tyrėjai Lietuvoje – Andrejus Edvardas Ancuta, Algimantas Kazragis, Arūnas Ramanavičius.

Vilniaus universitete veikia Chemijos fakulteto Fizikinės chemijos katedra. Fizikinėje chemikoje besispecializuojantys akademikai dirba ir dėsto taipogi kitose Lietuvos aukštosiose mokyklose, pvz., VDU (Lina Ragelienė).