شیمی فیزیک (Physical chemistry) بخشی از علم شیمی است که در آن ، از اصول و قوانین فیزیکی ، برای حل مسائل شیمیایی استفاده میشود. به عبارت دیگر ، هدف از شیمی فیزیک ، فراگیری اصول نظری فیزیک در توجیه پدیدههای شیمیایی است. برای آشنایی بیشتر با علم شیمی فیزیک ، باید با زیر مجموعههای این علم آشنا شویم و اهداف این علم را در دل این زیر مجموعهها بیابیم.
تصویر
ترمودینامیک شیمیایی
تعیین سمت و سوی واکنش
ترمودینامیک شیمیایی در عمل ، برقراری چهارچوبی برای تعیین امکان پذیربودن یا خود به خود انجام شدن تحولی فیزیکی یا شیمیایی معین است. به عنوان مثال ، ممکن است به حصول معیاری جهت تعیین امکان پذیر بودن تغییری از یک فاز به فاز دیگر بطور خود به خود مانند تبدیل گرافیت به الماس یا با تعیین سمت و سوی خود به خود انجام شدن واکنشی زیستی که در سلول اتفاق میافتد، نظر داشته باشیم.
در حلاجی این نوع مسائل ، چند مفهوم نظری و چند تابع ریاضی دیگر بر مبنای قوانین اول و دوم ترمودینامیک و برحسب توابع انرژی گیبس ابداع شدهاند که شیوههای توانمندی برای دستیابی به پاسخ آن مسائل ، در اختیار قرار دادهاند.
تعادل
پس از تعیین شدن سمت و سوی تحولی طبیعی ، ممکن است علم بر میزبان پیشرفت آن تا رسیدن به تعادل نیز مورد توجه باشد. به عنوان نمونه ، ممکن است حداکثر راندمان تحولی صنعتی یا قابلیت انحلال دیاکسید کربن موجود در هوا ، در آبهای طبیعی یا تعیین غلظت تعادلی گروهی از متابولیتها ( Metabolites ) در یک سلول مورد نظر باشد. روشهای ترمودینامیکی ، روابط ریاضی لازم برای محاسبه و تخمین چنین کمیتهایی را بدست میدهد.
گرچه هدف اصلی در ترمودینامیک شیمیایی ، تجزیه و تحلیل در بررسی امکان خود به خود انجام شدن یک تحول و تعادل میباشد، ولی علاوه بر آن ، روشهای ترمودینامیکی به بسیاری از مسائل دیگر نیز قابل تعمیم هستند. مطالعه تعادلهای فاز ، چه در سیستمهای ایده آل و چه در غیر آن ، پایه و اساس کار برای کاربرد هوشمندانه روشهای استخراج ، تقطیر و تبلور به عملیات متالوژی و درک گونههای کانیها در سیستمهای زمین شناسی میباشد.
تغییرات انرژی
همین طور ، تغییرات انرژی ، همراه با تحولی فیزیکی یا شیمیایی ، چه به صورت کار و چه به صورت گرما مورد توجه جدی قرار دارند؛ این تحول ممکن است احتراق یک سوخت ، شکافت هسته اورانیوم یا انتقال یک متابولیت در بستر گرادیان غلظت باشد.
مفاهیم و روشهای ترمودینامیکی ، نگرشی قوی برای درک چنان مسائلی را فراهم می آورد که در شیمی فیزیک مورد بررسی قرار میگیرند.
تصویر
الکتروشیمی
تمام واکنشهای شیمیایی ، اساسا ماهیت الکتریکی دارند؛ زیرا الکترونها ، در تمام انواع پیوندهای شیمیایی (به راههای گوناگون) دخالت دارد. اما الکتروشیمی ، بیش ار هر چیز بررسی پدیده های اکسایش- کاهش (Oxidation - Reduction) است. روابط بین تغییر شیمیایی و انرژی الکتریکی ، هم از لحاظ نظری و هم از لحاظ عملی حائز اهمیت است.
از واکنشهای شیمیایی میتوان برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد، (در سلولهایی که "سلولها یا پیلهای ولتایی" یا "سلولهای گالوانی" نامیده میشوند) و انرژی الکتریکی را میتوان برای تبادلات شیمیایی بکار برد (در سلولهای الکترولیتی). علاوه بر این، مطالعه فرایندهای الکتروشیمیایی منجر به فهم و تنظیم قواعد آن گونی از پدیده های اکسایش- کاهش که خارج از این گونه سلولها یا پیلها روی می دهد نیز میشود.
سینتیک شیمیایی (Chemical Kinetic)
سینتیک شیمیایی عبارت از بررسی سرعت واکنشهای شیمیایی است. سرعت یک واکنش شیمیایی را عوامل معدودی کنترل میکنند. بررسی این عوامل ، راههایی را نشان میدهد که در طی آنها ، مواد واکنشدهنده به محصول واکنش تبدیل میشوند. توضیح تفضیلی مسیر انجام واکنش بر مبنای رفتار اتمها ، مولکولها و یونها را "مکانیسم واکنش" مینامیم.
در ترمودینامیک و الکتروشیمی ، کارها پیشبینی انجام واکنش بود؛ اما مشاهدات صنعتی ، نتایج ترمودینامیک شیمیایی را به نظر تایید نمیکند. در این حالت نبایستی فکر کنیم که پیش بینی ترمودینامیک اشتباه بوده است؛ چون ترمودینامیک کاری با میزان پیشرفت واکنش و نحوه انجام فرایندها ندارد. نظر به اهمیت انجام فرایندها از نظر بهره زمانی ، لازم است که عامل زمان در بررسی فرایندها وارد شود.
به عنوان مثال ، کاتالیزورهای بخصوصی به نام "آنزیمها" در تعیین این که کدام واکنش در سیستمهای زیستی با سرعت قابل ملاحظه به راه بیافتد، عواملی مهم هستند. مثلا مولکول "تری فسفات آدنوزین" (Adnosine triphosphate) از لحاظ ترمودینامیکی در محلولهای آبی ناپایدار بوده و باید هیدرولیز گردیده و به "دی فسفات آدنوزین" و یک فسفات معدنی تجزیه شود. در صورتی که این واکنش در غیاب آنزیمی ویژه ، "آدنوزین تری فسفاتاز" ، بسیار کند میباشد.
در واقع همین کنترل ترمودینامیکی سمت و سوی واکنشها به همراه کنترل سرعت آنها توسط آنزیمهاست که موجودیت سیستمی با تعادل بسیار ظریف ، یعنی سلول زنده را مقدور میسازد. بیشتر واکنشهای شیمیایی طی مکانیسمهای چند مرحلهای صورت میگیرند. هرگز نمیتوان اطمینان داشت که یک مکانیسم پیشنهاد شده ، بیانگر واقعیت باشد. مکانیسم واکنشها تنها حدس و گمانهایی بر اساس بررسیهای سینتیکیاند.
ارتباط شیمی فیزیک با سایر علوم
همانطور که عنوان شد و از نام شیمی فیزیک پیداست، این علم ، مسائل و پدیدههای شیمیایی را با اصول و قوانین فیزیک توجیه میکند و ارتباط تنگاتنگی میان شیمی و فیزیک برقرار میکند. علاوه بر آن ، روابط بسیار پیچیده شیمیایی با زبان ریاضی ، مرتب و طبقهبندی شده و قابل فهم میگردد. بسیاری از پدیدههای زیستی مانند سوخت و ساز مواد غذایی در سلولهای بدن با علم شیمی فیزیک توجیه میشود و این ، ارتباط شیمی فیزیک را با زیست شناسی و به تبع آن پزشکی بیان میکند.
بسیاری از پدیده های طبیعی که به صورت خود به خودی انجام میگیرد، همانند تبدیل خود به خودی الماس به گرافیت ، با علم شیمی فیزیک توجیه میشود.
تصویر
کاربردهای شیمی فیزیک
ارتباط شیمی فیزیک با سایر علوم ، کاربردهای اقتصادی و اجتماعی این علم را بیان میکند. به عنوان مثال ، با مطالعه الکتروشیمی ، به پایه و اساس پدیدههای طبیعی مانند خوردگی فلزات پی برده و میتوان از ضررهای اقتصادی و اجتماعی چنین پدیدههایی جلوگیری کرده و یا این پدیدهها را به مسیری مفید برای جامعه سوق داد. علاوه بر آن ، کاربرد قوانین ترمودینامیک مانند "نقطه اتکیتک" در جلوگیری از ضررهای جانی و مالی پدیدههای طبیعی مانند یخ بندان بعد از بارش برف ، بسیار مفید میباشد (مخلوط کردن برف و نمک بر اساس نقطه اتکیتک).
فراموش نکنیم که تمامی باطریها و پیلهایی که وسایل زندگی ما با نیروی آنها بکار گرفته میشوند، براساس قوانین شیمی فیزیک ساخته شدهاند.
مباحث مرتبط با عنوان
ارسال نظر برای این مطلب
این نظر توسط هر روز آخرین خبر استخدامی را برات اس ام اس میفرستیم در تاریخ 1393/10/09 و 4:10 دقیقه ارسال شده است | |||
سلام وقت بخیر اگه تمایل داری هر روز آخرین اخبار استخدامی شرکت ، سازمان های دولتی را دریافت کنی می تونی به لینک زیر جهت فعال سازی بری http://sms.mida-co.ir/newsletter/6/estekhtam |
این نظر توسط دریافت پنل رایگان به همراه خط اختصاصی با پیش شماره 50005 در تاریخ 1393/09/07 و 2:15 دقیقه ارسال شده است | |||
باسلام خدمت شما مدیر عزیز جهت ثبت نام پنل اس ام اس رایگان با همراه خط اختصاصی با پیش شماره 50005 می توانید به آدرس http://50005.mida-co.ir مراجعه نمائید. منتظر حضور گرمتون هستیم mida-co.ir |
این نظر توسط پیشنهاد یک کسب کار هوشمندانه در تاریخ 1393/08/26 و 1:25 دقیقه ارسال شده است | |||
با سلام خدمت شما این پیام احتمالا آینده ی تجاری شما را متحول خواهد کرد شما می توانید با حداقل سرمایه ی اولیه ، صاحب جامع ترین مرکز فروشگاهی و خدماتی شهرتان شوید جهت کسب اطلاعات بیشتر به وبسایت WWW.IBP24.ORG مراجعه نمایید |
این نظر توسط سامانه پیامک در تاریخ 1393/07/02 و 1:36 دقیقه ارسال شده است | |||
با سلام خدمت شما مدیر محترم شما می توانید با عضویت در طرح همکاری فروش پنل و خطوط پیامکی از بازدید کننده وبلاک خود درآمد کسب کنید ابتدا وارد آدرس زیر شوید و مراحل ثبت نام رو کامل نمائید http://sms.mida-co.ir/hamkar سپس وارد پنل کاربری شوید و از قسمت شبکه فروش و بازاریابی کد های مربوط به فروش پنل را در سایت خود قراردهید بعد از معرفی هر کاربر به شما 25 درصد سود فروش داده می شود جهت کسب اطلاعات بیشتر به سایت زیر مراجعه نمائید mida-co.ir info@mida-co.ir |
این نظر توسط سامانه پیامک در تاریخ 1393/04/20 و 3:57 دقیقه ارسال شده است | |||
با سلام خدمت شما مدیر محترم برای داشتن یک سامانه حرفه ای و رایگان همین حالا اقدام نمائید. سامانه sms5002.ir به شما یک پنل پیامک کاملا اختصاصی رایگان می دهد با این سامانه پنل ارتباطی جدیدی بین سایت و کاربران خود آغاز کنید. برای فعال سازی همین حالا اقدام نمائید. جهت ثبت نام به آدرس زیر مراجعه نمائید sms5002.ir/register.php |
این نظر توسط رزرو هتل با 50 درصد تخفیف در تاریخ 1392/02/25 و 15:59 دقیقه ارسال شده است | |||
رزرو هتل شیراز ، کیش ، قشم ، مشهد و تمام نقاط با 50 درصد تخفیف لینک رزرو هتل بشه به egardesh.com شماره تماس : 021-44151435 و 44155227-021 مشاهده اطلاعات بیشتر در www.egardesh.com سامانه رزرواسیون مهر راحت ، ارزان و با اطمینان خرید کنید |
اطلاعات کاربری
آرشیو
آمار سایت