FİZİKİ KİMYA – maddәlәrin quruluşunu vә fiziki-kimyәvi xassәlәrini, onların müxtәlif şәraitdә kimyәvi çevrilmәlәrinin mexanizm vә dinamikasını müәyyәn edәn ümumi qanun vә qanunauyğunluqlar haqqında elm. Kimyәvi hadisәlәr fizikanın nәzәri vә eksperimental üsullarının kömәyi ilә tәdqiq olunur. “Fiziki kimya” terminini ilk dәfә M.V.Lomonosov elmә daxil etmişdir. Fiziki kimya müstәqil elm kimi 18 әsrin ortalarında formalaşmışdır. 1887 ildә V.Ostvald vә Y. H.Vant-Hoff tәrәfindәn F. k.-ya aid mәqalәlәri çap etmәk üçün ilk elmi jurnal tәsis edilmişdir. Fizikanın kvant mexanikası, statistik fizika vә termodinamika, qeyri-xәtti dinamika, sahә nәzәriyyәsi vә s. kimi mühüm bölmәlәrinә әsaslanan F.k. kimyanın başlıca nәzәri tәmәlidir. F.k.-ya maddә quruluşu, o cümlәdәn, molekulların quruluşu haqqında tәlim, kimyәvi termodinamika, kimyәvi kinetika vә kataliz daxildir. Elektrokimya, sәth kimyası (o cümlәdәn adsorbsiya vә xromatoqrafiya), nanokimya, fotokimya, yüksәk enerji kimyası, yüksәk tәzyiq kimyası, radiasiya kimyası, korroziya haqqında tәlim vә s. F.k.-nın müstәqil bölmәlәridir. Kimyanın kolloid kimyası, fiziki-kimyәvi analiz vә kvant kimyası kimi bölmәlәri F. k.-ya çox yaxındır.
F. k.-nın inkişafının müasir mәrhәlәsi üçün kimyәvi çevrilmәlәrin ümumi qanunauyğunluqlarının molekulyar sәviyyәdә dәrin analizi, riyazi modellәşmәnin geniş tәtbiqi, kimyәvi sistemlәrә göstәrilәn xarici tәsirlәr diapazonunun genişlәndirilmәsi (yüksәk vә kriogen temp-rlar, yüksәk tәzyiqlәr, güclü radiasiya vә maqnit tәsirlәri), әn sürәtli proseslәrin vә kimyәvi maddәlәrdә enerjinin toplanma üsullarının öyrәnilmәsi vә s. xasdır.
Maddәnin vә molekulun quruluşu haqqında tәlim molekulyar spektroskopiya (müxtәlif dalğa uzunluqlu elektromaqnit şüalarının maddә ilә qarşılıqlı tәsirini öyrәnir), foto vә rentgenelektron spektroskopiya, elektronoqrafiya, neytronoqrafiya vә rentgendifraksiya üsullarından istifadә edilmәklә alınan geniş eksperimental materialları ümumilәşdirir. Bu üsullar vasitәsilә molekulda vә kondenslәşmiş maddәdә nüvәnin tarazlıq vәziyyәtlәri vә rәqs amplitudaları, molekulun enerji sәviyyәlәri vә onlar arasındakı keçidlәr vә s. haqqında mәlumat almaq olar.
Müasir F. k. maddәlәrin xassәlәrilә onların quruluşlarını әlaqәlәndirmәklә yanaşı, verilmiş xassәlәrә malik birlәşmәlәrin quruluşlarının proqnozlaşdırılması ilә dә fәal surәtdә mәşğuldur. Kvantkimyәvi hesablamaların nәticәlәri molekulların quruluşu, onların müxtәlif vәziyyәtlәrdә xarakteristikaları vә kimyәvi çevrilmәlәrinin xüsusiyyәtlәri haqqında mәlumatların çox mühüm mәnbәyidir. Kvant kimyasının anlayışlar vә tәsәvvürlәr sistemi F. k.-da kimyәvi birlәşmәlәrin molekulyar sәviyyәdә özünü aparmasının tәhlilindә vә maddәni әmәlә gәtirәn molekulun sәciyyәvi xüsusiyyәtlәrilә bu maddәnin xassәlәri arasında korrelyasiyanın müәyyәn edilmәsindә istifadә olunur. Eksperimental üsulların inkişafı vә kvantkimyәvi hesablamaların yeni imkanları sayәsindә birlәşmәlәrin hәyәcanlanmış vәziyyәtlәri vә qeyri-stabil birlәşmәlәrin (azömürlü), hәmçinin ekstremal şәraitlәrdә xassәlәrinin hәrtәrәfli öyrәnilmәsinә imkan yaranmışdır.
Atom vә molekulyar sistemlәr haqqında kvant tәsәvvürlәrinin inkişafı vә onların tәtbiqi 1930-cu illәrin әvvәllәrindә ayrıca istiqamәt kimi kimyәvi fizikanın yaranmasına sәbәb oldu.
F. k.-nın çox mühüm hissәsini tәşkil edәn кimyәvi termodinamika onun strukturunu, inkişafını әhәmiyyәtli dәrәcәdә müәyyәn edir. Fenomoloji termodinamikanın әsas prinsiplәrinin işlәnib hazırlanmasında vә onun (o cümlәdәn kimyәvi termo-dinamikanın) tәtbiqi mәsәlәlәrinin hәllindә 19–
20 әsrin bir çox görkәmli alimlәri iştirak etmişdilәr.
N.L.S.Karno, Y.D. Van der Vaals, R.Klauzius, H.İ.Hess, D.P.Konovalov, G.L.H.Helmholts, Y.Vant-Hoff, F. Raul, C.U.Gibbs, A.Le-Şatelyе, V.Ostvald, V.Nernst vә b. müasir dövrdә dә әhәmiyyәt kәsb edәn qanunlar, prinsiplәr, qaydalar vә tәnliklәr vermişdilәr.
F.k.-nın sonrakı inkişafı elmin mühüm bölmәsi olan statistik termodinamika ilә tәşәkkül tapdı. Bu bölmә nәinki molekulyar – statistik sәviyyәdә fenomenoloji nәzәri qaydaları әsaslandırdı, hәm dә tәcrübә vә hesablama mәlumatlarına әsasәn, tәdqiq olunan maddәlәrin molekul quruluşu vә enerji sisteminin sәviyyәsi haqqında termodinamiki kәmiyyәtlәri hesablamanın yeni imkanlarını yaratdı. Kimyәvi termodinamikanın mühüm istiqamәti – çoxkomponentli mürәkkәb sistemlәrin taraz tәrkibinin miqdari hesablanması (mәs., yüksәktemperaturlu ifrat keçiricilәr), faza tarazlığı diaq- ramlarının hesablanması, perspektivli yanacaq vә digәr enerji daşıyıcılarının qiymәtlәndirilmәsidir. Xarakteristik funksiyalar (daxili enerji, entropiya, Gibbs vә Helmholts enerjilәri), onları bir-birilә vә sistemin mövcud olduğu xarici şәraiti müәyyәn edәn parametrlәrlә әlaqәlәndirәn tәnliklәr kimyәvi termodinamikanın vasitәlәridir. Onlar, bir qayda olaraq, maddәlәrin xassәlәrinin müxtәlif termodinamiki üsullarla (mәs., kalorimetriya, elektrik hәrәkәt qüvvәsi üsulu) eksperimental tәdqiqi әsasında әldә edilir. Xarakteristik funksiyaların kömәyilә tarazlığın şәrtlәri vә sistemin davamlılığı dürüst ifadә olunur, tarazlıq hallarının miqdari xarakteristikaları vә kimyәvi proseslәrin istiqamәti müәyyәn edilir.
F. k.-nın kimyәvi termodinamikaya әsaslanan bir bölmәsi dә sәth hadisәlәri vә adsorbsiya haqqında tәlimdir. O, fazalararası sәrhәdlәrin xassәlәri vә heterogen sistemlәrdә tarazlıq proseslәri haqqında mәlumatları ümumilәşdirir. Sәthin quruluşu vә termodinamiki xassәlәri haqqında mәlumatlar heterogen katalizdә maddәlәrin xromatoqrafik ayrılma vә tәmizlәnmә üsullarında mühüm rol oynayır. Nanoölçülü hissәciklәr haqqında tәsәvvürlәrin inkişafı xüsusilә diqqәti cәlb edir; onların xassәlәri, ölçülәri, morfologiyası sәthlәrinin xüsusiyyәtlәri ilә müәyyәn edilir. 20 әsrin 30-cu illәrindә termodinamikanın qeyri-taraz proseslәrә keçmәsi, adi termodinamikanın tarazlıq hallarının vә dönәr proseslәrin tәsvirindәn ibarәt olan mәhdudluğuna son qoydu. F. k.-nın bu sahәsi entropiyanın yaranma sürәti lokal sabit qalan qeyri-taraz makroskopik sistemlәri öyrәnir (belә sistemlәr tarazlıqda olan sistemlәrә lokal yaxındır). Qeyri-taraz proseslәrin termodinamikası diffuziya, termodiffuziya, istilik, elektrik yükü vә s. daşınan kimyәvi reaksiya sistemlәrinin tәdqiq edilmәsinә imkan yaratdı.
Kimyәvi maddәlәrin zamanа görә çevrilmәlәrini, kimyәvi reaksiyaların sürәtini, mexanizmini, hәmçinin onların reagentlәrin nisbәti, qatılığı vә xarici şәraitdәn asılılığını kimyәvi kinetika öyrәnir. Kimyәvi kinetikanı formal kinetika, mәhlullarda reaksiyaların kinetikası, zәncirvarı reaksiyaların kinetikası, hetorogen reaksiyaların kinetikası kimi iri bölmәlәrә ayırırlar. O, çevrilmә baş verәn sistemin tәrkibinin zamanа görә dәyişmәsinin qanunauyğunluqlarını müәyyәn edir, kimyәvi reaksiyanın sürәtilә xarici şәrait arasındakı әlaqәni, hәmçinin kimyәvi reaksiyanın sürәtinә vә istiqamәtinә tәsir edәn amillәri öyrәnir. Kimyәvi reaksiyaların çoxu kimyәvi çevrilmәlәrin ayrı-ayrı elementar aktlarından, reagentlәrin nәqli vә enerjinin ötürülmәsindәn ibarәt mürәkkәb çoxmәrhәlәli proseslәrdir. Nәzәri kimyәvi kinetika elementar reaksiyaları öyrәnir, klassik mexanika vә kvant nәzәriyyәsinin ideyaları әsasında belә proseslәrin sürәt sabitlәrini hesablayır, mürәkkәb kimyәvi proseslәrin modellәrinin qurulması ilә mәşğul olur, kimyәvi birlәşmәlәrin quruluşu ilә onların reaksiyaqabiliyyәti arasında әlaqәni müәyyәn edir. Mürәkkәb reaksiyalar üçün kinetik qanunauyğunluqların müәyyәn edilmәsi (formal kinetika) çox vaxt riyazi modellәşdirilmәyә әsaslanır vә mürәkkәb reaksiyaların mexanizmlәri haqqında hipotezlәrin (fәrziyyәlәrin) yoxlanılmasınа, elәcә dә müxtәlif xarici şәraitlәrdә hәyata keçirilәn proseslәrin nәticәlәrini tәsvir edәn differensial tәnliklәr sisteminin qurulmasına imkan verir. Reaksiyaya girәn molekulların hәyәcanlanmasını hәyata keçirmәyә, sürәtli (femtosaniyәyә qәdәr) çevrilmәlәrin öyrәnilmәsinә kinetik mәlumatların qeydiyya- tının avtomatlaşdırılmasına vә eyni zamanda onların EHM-dә işlәnmәsinә vә s. imkan yaradan bir çox fiziki tәdqiqat üsullarının istifadә edilmәsi kimyәvi kinetika üçün sәciyyәvidir.
F. k.-nın kimyәvi kinetika ilә sıx әlaqәdә olan çox mühüm bölmәsi kataliz haqqında tәlimdir. O, reaksiyada iştirak edәn maddәlәrin (katalizatorların) tәsiri nәticәsindә kimyәvi reaksiyanın sürәt vә istiqamәtinin dәyişmәsini öyrәnir; reaksiyanın gedişindә hәr bir tsikl çevrilmәdәn sonra katalizator kimyәvi dәyişmәz qalır vә buna görә son mәhsulların tәrkibinә daxil olmur. Homogen katalizdә katalizator vә reaksiyaya girәn maddә bir fazada molekulyar-dispers halında olur. Heterogen katalizdә isә katalizator müstәqil faza әmәlә gətirәrәk reaksiyaya girәn maddәnin olduğu fazadan ayırıcı sәrhәdlә ayrılır. Heterogen katalizdә fazaları ayıran sәrhәdin olması katalizin katalizator sәthinin fiziki vәziyyәtindәn vә reaksiya gedişindә onun dәyişmәsindәn asılılığını göstәrir. Mikroheterogen kataliz (mәs., biol. proseslәrdә mühüm rol oynayan fermentativ kataliz
vә membran kataliz) müstәqil bölmә kimi öyrәnilir. Yüksәk seçiciliyi vә reaksiyanın yumşaq şәraitdә getmәsilә xarakterizә olunan metalkompleks kataliz sürәtlә inkişaf edir.
Kataliz haqqında tәlim kimya texnologiyasının tәtbiqi mәsәlәlәrinin hәlli üçün çox әhәmiyyәtlidir, çünki sәnayedә hәyata keçirilәn kimyәvi proseslәrin böyük әksәriyyәti katalitikdir (bax Sәnaye katalizi). Kataliz әtraf mühitin avtomobillәr vә stasionar enerji qurğularının işlәnmiş qazlarındakı zәhәrli komponentlәrdәn qorunmasında hәlledici rol oynayır. Atmosferin vә su hövzәlәrin tәrkibinin neqativ antropogen dәyişikliklәrini aradan qaldırmaq üçün katalitik üsullardan istifadә edilir.
F.k. fәal inkişaf edәn elmdir. Bu, yalnız birlәşmәlәrin fiziki kimyәvi xassәlәri haqqında miqdari mәlumatların alınmasına aid bir çox tәtbiqi mәsәlәlәrin hәllinin vacibliyi ilә deyil, hәm dә xüsusilә nanoölçülü obyektlәrin xassәlәrinin anlanması, biol. fәal mühitlәrin birlәşmәlәrin xassәlәrinә tәsirinin aydınlaşdırılması, nüvә çevrilmәlәrinә (o cümlәdәn nüvә sintezinә) gәtirib çıxaran aşağı enerjili nüvә-kimyәvi reaksiyaların hәyata keçirilmәsi ilә bağlı yeni vә bir sıra digәr istiqamәtlәrin inkişafı ilә müәyyәn edilir. Müasir dövrdә kimya elminin fundamental әsasları anlamında F.k.-nın rolu müәyyәnedicidir; bu isә yeni kimyәvi reaksiyaların mümkünlüyü vә hәyata keçirilmәsinin optimal şәraiti haqqında dәqiq proqnoz nәticәlәrin formalaşmasına imkan verir.
Əd. Э т к и н с П., Физическая химия. Т. 1–2, М., 1980; Э м а н у э л ь Н.М., К н о р р е Д.Г., Курс химической кинетики. 4 изд., М., 1984.
