Physikalische Chemie
"Macht einen schlappen Eindruck, da ließe sich etwas mehr rausholen... --CHK 01:12, 3. Jan 2006 (CET)"
Bei der Physikalischen Chemie, oder auch Chemischen Physik, handelt es sich um den Grenzbereich zwischen Physik und Chemie, insbesondere um die Anwendung von Methoden der Physik auf Objekte der Chemie.
Während in der Präparativen Chemie Fragestellungen der Methodik der chemischen Synthese bekannter und neuer Substanzen im Vordergrund stehen, versucht die Physikalische Chemie mit Hilfe theoretischer und experimenteller Methoden der Physik Ordnung in experimentelles Erfahrungsmaterial zu bringen, indem sie qualitative und quantitative Zusammenhänge ermittelt.
Teilgebiete
- Die Quantenmechanik liefert die Grundlagen zum Verständnis des Aufbaus der Materie und der chemischen Bindung. Die darauf aufbauende, an Bedeutung gewinnende theoretische Chemie, Quantenchemie oder Molekularphysik versucht, Eigenschaften von Stoffen, chemischer Reaktionen und Reaktionsmechanismen anhand von physikalischen Modellen, wie z. B. der Quantentheorie oder Quantenelektrodynamik und numerischen Berechnungen zu ergründen. Eng verwandt dazu sind die Gebiete Cheminformatik, Computerchemie, Molecular Modelling.
- Thermodynamik
- Die klassische Thermodynamik (phänomenologische Thermodynamik) ist die Lehre der Energie, ihrer Erscheinungsform und Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Mit ihrer Hilfe kann man zum Beispiel erklären, warum bestimmte chemische Reaktionen spontan ablaufen und andere nicht. Die klassische Thermodynamik ist eine rein makroskopische Theorie, die davon ausgeht, dass sich die physikalischen Eigenschaften eines Systems hinreichend gut mit makroskopischen Zustandsgrößen beschreiben lassen.
- Die statistische Thermodynamik betrachtet Systeme vieler Teilchen (i.A. Atome, Moleküle, Elementarteilchen) und gewinnt aus den mikroskopischen Eigenschaften und Wechselwirkungen dieser Teilchen Aussagen über das makroskopische Verhalten des Systems unter Benutzung statistischer Methoden. Sie verknüpft die Quantenmechanik mit der klassischen Thermodynamik.
- Die Kinetik beschäftigt sich mit dem zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen (Reaktionskinetik) oder von Transportvorgängen (z.B. Diffusion, Stoffabscheidung an Oberflächen).
- Die Elektrochemie befasst sich mit dem Zusammenhang zwischen elektrischen und chemischen Vorgängen.
- Die Grenzflächenchemie ist ein wissenschaftliches Grenzgebiet aus Festkörperphysik und Chemie, bei dem die chemischen und strukturellen Vorgänge untersucht werden, die sich an Grenzflächen, meist fest-flüssig oder fest-gasförmig, abspielen.
- Spektroskopie ist ein Sammelbegriff für eine Klasse experimenteller Verfahren, die untersuchen, wie eine Probe Energie in Form von Lichtquanten aufnehmen oder abgeben kann. Ziel der Spektroskopie ist es, aus dem erzielten Spektrum Rückschlüsse auf die Probe zu ziehen, zum Beispiel auf deren innere Struktur, stoffliche Zusammensetzung oder Dynamik.
Einige Anwendungsgebiete der physikalischen Chemie:
- Atmosphärenchemie, z. B. Ozonloch;
- Biophysikalische Chemie;
- Chemische Analytik;
- Chemische Sensorik, z. B. Abgasanalyse mit der Lambda-Sonde;
- Elektrochemie (Elektrolyse, Batterien, Akkus, Brennstoffzellen, Galvanotechnik);
- Energietechnik;
- Festkörperchemie;
- Fotochemie;
- Kernchemie;
- Magnetochemie;
- Makromolekulare Chemie;
- Materialwissenschaften;
- Nanotechnologie;
- Phasenlehre: LCD-Flachbildschirme;
- Prozessanalytik: Beobachten und Regeln von Produktionsanlagen;
- Sicherheitstechnik;
- Solarchemie;
- Spektroskopie, z. B. zum Entwickeln neuer analytischer Verfahren;
- Untersuchung von Verbrennungsprozessen;
- Technische Chemie;
- Verfahrenstechnik.
Geschichte[1]
Die Physikalische Chemie wurde um 1890 vor allem von Svante Arrhenius, Jacobus Henricus van 't Hoff und Wilhelm Ostwald begründet. Letzterer 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 Göttingen gegründet. Weitere spezifisch der Physikalischen Chemie gewidmete Institute folgten dann in rascher Folge in Leipzig (1897), Dresden (1900), Karlsruhe (1903), Breslau, Berlin (1905) und andernorts.
Wilhelm Ostwald gründete 1894 die Deutsche Elektrochemische Gesellschaft, die 1902 in Deutsche Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie umbenannt wurde.
In England wurde 1903 die Faraday Society (heute: Faraday Division der Royal Society of Chemistry) gegründet.
Berufsbild[2]
Naturwissenschaftler, insbesondere Chemiker oder Physiker, die vorwiegend im Bereich der Physikalischen Chemie tätig sind, werden auch als Physikochemiker bezeichnet. Ein Physikochemiker untersucht meist nur wenige Stoffe oder Reaktionen, diese dafür um so gründlicher. Die Physikalische Chemie ist eines der Hauptfächer der Chemie und gehört zum Pflichtprogramm im Chemiestudium.
Bedeutende Physikochemiker
Forschungsinstitute im deutschsprachigen Raum
Max-Planck-Institute
- Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin
- Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut), Göttingen
- Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart
Forschungsinstitute außerhalb des deutschsprachigen Raums
- Links zu Instituten für Physikalische und Theoretische Chemie weltweit
- Fritz Haber Center for Molecular Dynamics Research, Jerusalem (Israel)
(Diese Begriffe sollten in den Text eingebaut werden):
Enthalpie, Entropie, Freie Enthalpie, endergonisch, exergonisch, endotherm, exotherm, Chemisches Gleichgewicht, Phase, Phasendiagramm, Zustandsgleichung, Kinetische Gastheorie,
Literatur
- G. Wedler: Lehrbuch der Physikalischen Chemie, Wiley-VCH, 2004, ISBN 3527310665
- P.W. Atkins: Physical Chemistry, Oxford University Press, 2002, ISBN 0198792859
- R.G. Mortimer: Physical Chemistry, Academic Press, 2000, ISBN 0125083459
- R. Stephen Berry, Stuart A. Rice, John Ross: Physical Chemistry, Oxford University Press, 2000 (2nd Edition), ISBN 0195105893
- D. A. McQuarrie, J. D. Simon, J. Choi, Physical Chemistry: A Molecular Approach, University Science Books, 1997, ISBN 0935702997
Physikalisch-chemische Fachzeitschriften
- 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 ISSN 1089-5639 (A)(?!?!)
- Journal of Physical Chemistry B (JPC B) (engl.) - Condensed Matter, Materials, Surfaces, Interfaces & Biophysical Chemistry ISSN 1520-6106 (B)(?!?!)
- Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) (engl.) ISSN 1463-9076
- Zeitschrift für Physikalische Chemie (ZPC) ISSN 0942-9352
Organisationen
- Arbeitsgemeinschaft Theoretische Chemie - AGTC
- Deutsche Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie
- Dechema - Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V.
- Deutsche Flüssigkristall-Gesellschaft (DFKG)
- Deutsche Physikalische Gesellschaft
- Division de Chimie Physique der Société Francaise de Chimie
- Division of Analytical Chemistry of the European Association for Chemical and Molecular Sciences EuCheMS
- Division of Physical Chemistry der American Chemical Society
- Faraday Division der Royal Society of Chemistry
- Gesellschaft Deutscher Chemiker
- Physical and Biophysical Chemistry Division der IUPAC
Links
- Links bei chemlin.de
- Aktuelle Wochenschau zum Jahr der Chemie 2003 - ein Einblick in aktuelle physikochemische Forschung
Quellen
- ↑ G. Wedler: Lehrbuch der Physikalischen Chemie, Wiley-VCH, 2004, ISBN 3527310665, S. 977ff.
- ↑ Das Berufsbild des Physikochemikers, Deutsche Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie, 2004