ما هي الكيمياء الفيزيائية

2 إجابتان

لطالما كان الارتباط وثيقًا بين الكيمياء والفيزياء عبر العصور، فعند دراسة العناصر الكيميائية في الجدول الدوريّ للعناصر لابدّ من تحديد الخصائص الفيزيائية لكل عنصرٍ وهذا ما يطلق عليه “الكيمياء الفيزيائية” أي هو الفرع الذي يدرس الخصائص الفيزيائية للمواد الكيميائية ومحاولة تفسيرها عبر بارامتراتٍ فيزيائيةٍ،  كما أن كلا العلمين يدرسان المادة. فيما يلي بعض الفروقات بين المجالين وكيفية التقاطع بينهما:

  • تدرس الفيزياء أشياءً أخرى كثيرة غير الذرات والجزيئات والإلكترونات كالأمواج الضوئية والجاذبية الأرضية والمواد الكهريطيسية وعلم الفلك والكون وغيرها الكثير من العلوم المتشعبة. أما الكيمياء تدرس أمورًا محددةً أكثر كتنظيم الذرات في الجزيئات وبنية الجزيئات.
  • تتعلق الفيزياء بالبحث في كافة جوانب الطبيعة “البسيطة” أو “الأساسية” بما في ذلك وصف سلوك الظواهر الطبيعية باستخدام الرياضيات الدقيقة وإمكانية نقل القوانين التي تتحكم بهذا السلوك المدروس إلى معادلاتٍ رياضيةٍ محددةٍ أيضًا. وبالتالي هنا نتحدث عن دوافع واستراتيجياتٍ مختلفةٍ ومنهج مختلفٍ.  كما أنه في حالة الذرات، لا تزال الفيزياء متمسكةً بدراسة الأشياء باستخدام المفاهيم التقليدية مثل الموضع والسرعة والطاقات والقوى والتسارع – المطبقة على الإلكترونات والجزيئات والذرات. في المقابل الكيمياء هي تخصصٌ أكثر توجهًا ودقةً يدرس غالبًا الاختلافات التفصيلية بين المركبات وكيف تتغير خصائص العناصر في التفاعلات.

الكيمياء الفيزيائية

بالطبع، كما هناك أوجه تشابهٍ بين الفيزياء والكيمياء هناك أيضًا حدودٌ بينهما. لكن من الصعب جدًا الفصل بين العلوم الفرعية الموجودة بينهما ويصعب على الناس العاديين تحديد الفرق بين المصطلحات الموجودة على عتبة الحد الفاصل بينهما. تختلف هذه المصطلحات في الواقع عن بعضها البعض ولكن بشكلٍ عامٍ عندما يتعلق الأمر بالفيزياء فالحديث يكون عن القوانين الرياضية. أما عند الحديث عن الكيمياء، فإن الأمر يتعلق بالمركبات وردود الفعل.

يعدُّ العالم الروسي ميخائيل لومونوسف أول من ذكر مصطلح الكيمياء الفيزيائية في القرن الثامن عشر في محاضرةٍ ألقاها فيما يتعلق بهذا الأمر. لاحقًا في ستينيات القرن التاسع عشر تعززت مفاهيم الترابط بين الفيزياء والكيمياء نتيجة التوسع في دراسة الكيمياء الحركية والديناميك الحراري.

يعمل مختصو الكيمياء الفيزيائية في مجالاتٍ عديدةٍ ولكن تجمعهم مهام دراسة الخصائص الفيزيائية للمادة وإجراء الاختبارات والتجارب عليها كما أنهم يستخدمون ما لديهم من خبرةٍ رياضيةٍ لتحليل النتائج وتفسيرها. كما أن مخابر الكيمياء الفيزيائية تشتمل على أجهزة قياسٍ واختبارٍ كبيرةٍ لكن بالتأكيد ماهي إلا جزء من منظومة العمل، فالعمل المكتبي يشكل جزءًا لا يقل أهمية عن المخبر في تجميع النتائج ومناقشتها مع أهل الاختصاص. عادةً ما يجد مختصو الكيمياء الفيزيائية عملًا في أحد المجالات التالية:

  • شركات الالكترونيات المختصة في بناء الدارات الأساسية والبنية الداخلية الأساسية للقطع الالكترونية. ربما يتساءل البعض ماذا يفعل مختصّ الكيمياء الفيزيائية في معمل الكترونياتٍ! الجواب بسيطٌ وهو أن كثيرًا من المركبات الكيميائية تدخل في تركيب القطع الالكترونية كالجرمانيوم والألمنيوم والنحاس وغيرها. وهنا يأتي دور المختص في اختيار العناصر المناسبة التي تؤدي الدور المطلوب في المنظومة الالكترونية سواءً كان نقل التيارات الكهربائية أو تخزين البيانات وغيرها من الوظائف التي تهمّ المستخدم.
  • شركات تصنيع البطاريات والغراء والمواد البلاستيكية.
  • الشركات التي تعنى بتصنيع المستحضرات الدوائية.
  • شركات تطوير الأسلحة النووية والكيميائية.
  • وأخيرًا وليس آخرًا العمل في الجامعات ومختبرات الدولة.

أكمل القراءة

الكيمياء الفيزيائية هي فرع من أهم فروع العلوم، وتعتبر مزيجاً بين الفيزياء والكيمياء، وتدرس الخصائص الفيزيائية للمادة الكيميائية واتحاد المواد مع بعضها لتشكيل مواد أخرى، وكذلك تفاعل المواد مع الطاقة، كما تعتبر الكيمياء الفيزيائية فرعاً من فروع الكيمياء، حيث تقسم الكيمياء إلى خمسة فروع وهي: الكيمياء الحيوية، والكيمياء العضوية، والكيمياء التحليلية، والكيمياء غير العضوية، والكيمياء الفيزيائية، وتتضمن الكيمياء الفيزيائية دراسة المبادئ الفيزيائية لجميع التفاعلات الكيميائية (كقوانين الغاز)، ولها عدة تخصصات وهي:

  • الكيمياء الضوئية: وهي التي تهتم بالنتائج التي تحدث عند استخدام الضوء في التفاعلات الكيميائية.
  • الكيمياء الكهربائية: وهي التي تهتم بنتائج خلط الذرات والأيونات في التيار الكهربائي.
  • الكيمياء الحرارية: وهي التي تهتم بالتفاعلات الكيميائية التي تنتج الحرارة.
  • التحليلي الطيفي: ويهتم بالمواد التي تصدر إشعاعاتٍ.
  • وهنالك الكيمياء السطحية، والتحفيز الكيميائي أيضاً من تخصصات الكيمياء الفيزيائية.

الكيمياء الفيزيائية

إن الهدف المشترك للكيميائيين الفيزيائيين هو اختبار وفهم الخصائص الفيزيائية للمادة (الصلبة والسائلة والغازية)، حيث تدخل الكيمياء الفيزيائية في مجالات واستخدامات مختلفة أهمها:

  • صناعة المواد: يعمل بعض الكيميائيون الفيزيائيون في تطوير المواد مثل المواد البلاستيكية، والسيراميك، وصناعة البطاريات وتكوين الوقود، وغيرها، فبعضهم يعمل كعلماء في المواد وبعضهم الآخر يعمل كمحللين كيميائيين.
  • الجامعات والمختبرات: حيث يعمل بعض الكيميائيون الفيزيائيون في المختبرات التي تهتم بتطوير المكونات النووية واختبارها.
  • الصيدلة والعلوم الطبية: حيث تعتبر النمذجة الجزيئية تطبيقاً من تطبيقات الكيمياء الفيزيائية، وهي تتضمن التنبؤ بكيفية عمل المادة، كما أن معرفة سرعة تأثير الأدوية على الإنسان وتأثيراتها بالضبط هي أيضاً من تطبيقات الكيمياء الفيزيائية.
  • علم الحيوان والنبات: فعندما يدرس العلماء ولادة الخفافيش لخفاش واحد كل عامين، فهم يستخدمون الكيمياء الفيزيائية.

وتساعد الكيمياء الفيزيائية في أمور عديدة منها:

  • فهم الخصائص الكيميائية للمادة وردود الفعل التي تحدثها.
  • توضيح كيف يتم تحويل الفوتونات إل كتل.
  • دراسة كيفية إنتاج الطاقة من المواد المختلفة وكيفية استخدامها.
  • دراسة التفاعلات النووية وفوائدها وأضرارها.
  • فهم كيفية صنع القنابل الذرية والنووية وغيرها.

ولابد من ذكر بعض الحقائق الهامة عن الكيمياء الفيزيائية:

  • يعود تاريخ الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن السابع عشر حيث استخدم المصطلح لأول مرة ميخائيل لومونوسوف.
  • يعتبر كيمياء الكم من الفروع المهمة للكيمياء الفيزيائية وتهتم بتطبيقات المركبات.
  • وقد استخدم مصطلح كيمياء الكم لأول مرة في ثلاثينيات القرن العشرين، حيث كانت نظريات الكم مرتبطة بالكيمياء.
  • تعتبر قوانين الفيزياء هامة في التطور اللاحق للكيمياء النووية.
  • تعتبر الكيمياء الفيزيائية من التطبيقات الهامة للقوانين الفيزيائية التي تحل وتفسر التفاعلات الكيميائية، كما تعتبر هامة في فهم كيفية ترابط الذرات مع بعضها البعض، وردات الفعل التي تسبب انهيار هذا الترابط.
  • ويوجد تقريباً حوالي اثنا عشر مجالاً مرتبطاً بالكيمياء الفيزيائية، وكل مجال له تطبيقاته الخاصة والمختلفة عن المجالات الأخرى.
  • وتعتبر الكيمياء الفلكية من التطبيقات المستقبلية المتوقعة للكيمياء الفيزيائية والتي تساعد في استكشاف الكون.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي الكيمياء الفيزيائية"؟