Physikalische Chemie

Die physikalische Chemie (kurz: PC) ist neben der anorganischen und der organischen Chemie eines der “klassischen” Teilgebiete der Physik und Physik auf Objekte der Methodik der chemischen Synthese bekannter und neuer Substanzen im Vordergrund stehen, versucht die physikalische Chemie mit Hilfe theoretischer und experimenteller Methoden die Eigenschaften von Stoffen und deren Umwandlung zu beschreiben, mit dem Ziel, für alle relevanten Vorgänge allgemein gültige mathematische Formeln mit klar definierten Einheiten und exakten Zahlenwerten aufzustellen.

Naturgemäß besteht eine große Nähe zur Physik (insbesondere zur Technische Chemie und die Verfahrenstechnik. Chemiestudium.

Geschichte

Die physikalische Chemie wurde um 1890 vor allem von Svante Arrhenius, Wilhelm Ostwald und Walther Nernst begründet. Zuvor gab es auch schon Naturwissenschaftler, die sich mit physikalisch-chemischen Problemen beschäftigten (z. B. Thomas Graham, Joseph Louis Gay-Lussac, Robert Wilhelm Bunsen, Robert Boyle usw.), ein eigenständiges Lehrfach physikalische Chemie an Universitäten gab es jedoch noch nicht. Im angelsächsischen Raum gilt chemisches Potential und Phasenregel entwickelte. Wilhelm Ostwald war auch erster Herausgeber der 1887 gemeinsam mit van 't Hoff gegründeten Zeitschrift für physikalische Chemie und hatte in Leipzig den ersten deutschen Lehrstuhl für physikalische Chemie inne. Das erste eigenständige Institut für physikalische Chemie wurde 1895 von Walther Nernst, der sich bei Ostwald habilitiert hatte, in Leipzig (1897), Dresden (1900), Breslau, Deutsche Bunsen-Gesellschaft für Angewandte Physikalische Chemie umbenannt wurde. In England wurde 1903 die Faraday Society (heute Faraday Division der Royal Society of Chemistry) gegründet. Inzwischen beschäftigen sich unzählige Universitäts- und mehrere Geschichte der Chemie, eine Liste bedeutender Physikochemiker befindet sich hier.

Teilgebiete

Die physikalische Chemie ist in verschiedene Teilgebiete gegliedert, in denen unterschiedliche Phänomene untersucht werden. Die wichtigsten sind Theoretische Chemie, Thermodynamik, Kinetik, Spektroskopie und Elektrochemie.

Theoretische Chemie

In der Theoretischen Chemie versucht man mit Hilfe der Mathematik oder von Computersimulationen und Rechnungen die Eigenschaften von einzelnen Molekülen oder makroskopischen Stoffmengen vorauszusagen. Die Quantenmechanik liefert die Grundlagen zum Verständnis des Aufbaus der Materie und der Statistische Thermodynamik die Verknüpfung mit der makroskopischen Thermodynamik liefert.

Chemische Thermodynamik

In der Thermodynamik oder Wärmelehre geht es um die Beschreibung chemischer Reaktionen aus energetischer Sicht. Die makroskopischen Größen eines Stoffes, wie Enthalpie und Volumen, Temperatur untersucht. Die Thermodynamik befasst sich ausschließlich damit, wie weit chemische Reaktionen reagieren können (wo also das Kinetik

Die Diffusion, Stoffabscheidung an Oberflächen, Elementarreaktionen untersucht (Mikrokinetik).

Spektroskopie

Spektroskopie ist ein Sammelbegriff für eine Klasse experimenteller Verfahren, die untersuchen, wie eine Probe zwischenmolekulare Kraft), stoffliche Zusammensetzung oder Dynamik.

Elektrochemie

Die geladener Teilchen, insbesondere elektrischem Strom auf Stoffe. Die wichtigsten Untersuchungsgebiete der Elektrochemie sind wässrige Lösungen von Ionen, die sogenannten Elektroden. Technisch wichtige Anwendungen der Elektrochemie sind die Galvanotechnik.

Relevanz in der Technik und im Alltag

Die physikalische Chemie beschäftigt sich mit vielen Objekten, die großes Anwendungspotential besitzen oder von entscheidender Bedeutung für die Lebensqualität der Menschheit sind.

• Im Bereich Reaktionskinetik erhielten Paul J. Crutzen, Frank Sherwood Rowland den Nobelpreis für ihre Forschung über den Reaktionsmechanismus der Bildung und Zersetzung von Ozon.
• In praktisch jedem Auto arbeitet eine Katalysator, die ständig eine Abgasanalyse durchführt und die Kraftstoffeinspritzung anpasst, um möglichst wenig unverbrannten Kraftstoff auszustoßen und damit die Effizienz zu erhöhen.
• Für die Entwicklung neuartiger Akkus für Laptops und Mobiltelefone ist elektrochemisches Wissen unabdingbar.
• Im Bereich Wirkstoffentwicklung für die Pharmazeutische Industrie kommen immer mehr Methoden der Theoretischen Chemie zum Einsatz.
• Die physikalische Chemie ist eine der Schlüsseldisziplinen der Oberflächenchemie erlauben Einblicke in den Ablauf der Ammoniaksynthese, ohne die die Literatur

  Allgemeine Lehrbücher

  • P. W. Atkins: Physikalische Chemie. Wiley-VCH, 2006, ISBN 978-3-527-31546-8.
  • ISBN 3-527-31066-5.
  • T. Engel, P. Reid: Physikalische Chemie. Pearson Studium, 2006, ISBN 978-3-8273-7200-0
  • D. A. McQuarrie, J. D. Simon, J. Choi: Physical Chemistry, A Molecular Approach. University Science Books, 1997, ISBN 0-935702-99-7.
  • W. Bechmann, J. Schmidt: Einstieg in die physikalische Chemie für Nebenfächler. Teubner, 2005, ISBN 3-8351-0035-1
  • W. J. Moore, D. O. Hummel, G. Trafara, K. Holland-Moritz: Physikalische Chemie. Walter de Gruyter, 1999, ISBN 3-11-010979-4.
  • R. Brdicka: Grundlagen der physikalischen Chemie. Wiley-VCH, 1990, ISBN 3-527-29684-0.
  • R. A. Alberty, R. J. Silbey: Physical Chemistry. John Wiley and Sons, 1997, ISBN 0-471-10428-0.
  • G. M. Barrow: Physical Chemistry. McGraw-Hill Education, 1996, ISBN 0-07-005111-9.
  • R. G. Mortimer: Physical Chemistry. Academic Press, 2000, ISBN 0-12-508345-9.
  • R. Stephen Berry, Stuart A. Rice, John Ross: Physical Chemistry. 2nd ed., Oxford University Press, 2000, ISBN 0-19-510589-3.
  • Georg Job, Regina Rüffler: Physikalische Chemie - Eine Einführung nach neuem Konzept mit zahlreichen Experimenten. Vieweg+Teubner, Studienbücher Chemie, 2010, ISBN 978-3-8351-0040-4.

  Spezielle Lehrbücher

  • Theoretische Chemie#Literatur
  • Thermodynamik#Literatur
  • Statistische Mechanik#Literatur
  • Elektrochemie#Literatur
  • Oberflächenchemie#Literatur
  • Spektroskopie#Literatur

  Physikalisch-chemische Fachzeitschriften

  • Bunsen-Magazin der Chemical Physics / Chemical Physics Letters (engl.) ISSN 0009-2614
  • ChemPhysChem (engl.) – A European Journal of Chemical Physics and Physical Chemistry ISSN 1439-4235
  • Journal of Chemical Physics (JCP) (engl.) ISSN 0021-9606
  • Journal of Physical Chemistry A (JPC A) (engl.) – Molecules, Spectroscopy, Kinetics, Environment & General Theory (A) ISSN 1089-5639 (A)
  • Journal of Physical Chemistry B (JPC B) (engl.) – Condensed Matter, Materials, Surfaces, Interfaces & Biophysical Chemistry (B) ISSN 1520-6106 (B)
  • Journal of Physical Chemistry C (JPC C) (engl.) – Nanomaterials and Interfaces ISSN 1932-7447
  • Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) (engl.) ISSN 1463-9076
  • Zeitschrift für Physikalische Chemie (ZPC) ISSN 0942-9352
  • weitere Zeitschriften

  Weblinks

   Wikibooks: Formelsammlung Physikalische Chemie – Lern- und Lehrmaterialien
  • Walther Nernst: Die Ziele der physikalischen Chemie (Festrede 2. Juni 1896. Digitalisat/Faksimile)
  • Aktuelle Wochenschau zum Jahr der Chemie 2003 – ein Einblick in aktuelle physikochemische Forschung
  • Das Berufsbild des Physikochemikers, Physical Chemists – Berufsfeldbeschreibung der American Chemical Society

  Siehe auch

  • Portal:Physik
  • Portal:Werkstoffe
  • Kategorie:Physikalische Chemie
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