Physikalische Chemie

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Der Artikel Physikalische Chemie gehört zur Kategorie: Physikalische Chemie, Teilgebiet der Chemie

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Bei der Physikalischen Chemie (kurz: PC) handelt es sich um den Grenzbereich zwischen Physik und Chemie, insbesondere um die Anwendung von Methoden der Physik auf Objekte der Chemie. Eine klare Abgrenzung zur Chemischen Physik ist nicht immer möglich.

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

Quantenmechanik

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.

Kinetik

Die Kinetik beschäftigt sich mit dem zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen (Reaktionskinetik) oder von Transportvorgängen (z.B. Diffusion, Stoffabscheidung an Oberflächen, Katalyse).

Elektrochemie

Die Elektrochemie befasst sich mit dem Zusammenhang zwischen elektrischen und chemischen Vorgängen.

Oberflächenchemie

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. Diese haben große Bedeutung in der Katalyse.

Spektroskopie

Spektroskopie ist ein Sammelbegriff für eine Klasse experimenteller Verfahren, die untersuchen, wie eine Probe Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung (Radiowellen, Mikrowellen, Infrarot, sichtbares Licht, UV, Röntgen) 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.

Anwendungsgebiete

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;
Kolloidchemie;
Kernchemie;
Magnetochemie;
Makromolekulare Chemie;
Materialwissenschaften;
Nanotechnologie / Nanowissenschaft;
Phasenlehre: LCD-Flachbildschirme;
Photochemie;
Physikalische Organische Chemie;
Prozessanalytik: Beobachten und Regeln von Produktionsanlagen;
Sensorik;
Sicherheitstechnik;
Solarchemie;
Spektroskopie, z. B. zum Entwickeln neuer analytischer Verfahren;
Untersuchung von Verbrennungsprozessen;
Technische Chemie;
Verfahrenstechnik.

Geschichte

G. Wedler: Lehrbuch der Physikalischen Chemie, Wiley-VCH, 2004, ISBN 3527310665, S. 977ff. Die Physikalische Chemie wurde um 1890 vor allem von Svante Arrhenius, Jacobus Henricus van 't Hoff, Wilhelm Ostwald und Walther Nernst begründet. Im angelsächsischen Raum gilt Josiah Willard Gibbs als Begründer der Physikalischen Chemie mit seinem 1867 veröffentlichten Artikel "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" , in dem er die grundlegenden Konzepte Freie Energie, 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 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 Angewandte Physikalische Chemie umbenannt wurde.

In England wurde 1903 die Faraday Society (heute: Faraday Division der Royal Society of Chemistry) gegründet.

Weitere Details finden sich unter Geschichte der Chemie.

Berufsbild

Das Berufsbild des Physikochemikers, Deutsche Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie, 2004 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

Weitere Physikochemiker: Physikochemiker
darunter Nobelpreisträger: Liste der Nobelpreisträger für Physik und Liste der Nobelpreisträger für Chemie

Forschungsinstitute

Institute 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 Chemie (Otto-Hahn-Institut), Mainz
Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe, Dresden
Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart
Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, Potsdam

Institute außerhalb des deutschsprachigen Raums

Links zu Instituten für Physikalische und Theoretische Chemie weltweit
Fritz Haber Center for Molecular Dynamics Research, Jerusalem (Israel)

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

Bunsen-Magazin der Deutschen Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie
Chemical Physics / Chemical Physics Letters (engl.)
ChemPhysChem (engl.) - A European Journal of Chemical Physics and Physical Chemistry
Journal of Chemical Physics (JCP) (engl.)
Journal of Physical Chemistry A (JPC A) (engl.) - Molecules, Spectroscopy, Kinetics, Environment & General Theory
Journal of Physical Chemistry B (JPC B) (engl.) - Condensed Matter, Materials, Surfaces, Interfaces & Biophysical Chemistry
Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) (engl.)
Zeitschrift für Physikalische Chemie (ZPC)
weitere Zeitschriften

Organisationen

American Chemical Society

Division of Physical Chemistry

American Physical Society

APS Division of Chemical Physics

Faraday Division

Société Francaise de Chimie

Division de Chimie Physique

Quellen

Siehe auch

Portal:Chemie
Portal:Physik
Portal:Werkstoffe
Wichtige Begriffe und Konzepte aus der PC

Diskussion der Autoren über den Artikel: Physikalische Chemie

1. Absatz:

Ist die Frage "Warum findet eine Reaktion statt?" nicht eher eine qualitative als eine quantitative. Die Verbindung 'quantitativ'-'physikalische Chemie' ist sicher korrekt aber mich dünkt die Konstruktion von Absatz 1 ist noch verbesserungswürdig. Ideen?

 --Caligulaminus 13:15, 5. Apr 2004 (CEST)

Vielleicht ist es in der jetzigen Formulierung deutlicher? Thermodynamik kann erklaeren, wie die genauen Bedingungen sein muessen, unter denen eine Reaktion statt findet, z.B. Temperatur, Druck etc. Diese Bedingungen kann man quantifizieren. Die Frage nach dem "Warum" einer Reaktion wird wohl eher im naechsten Abschnitt ueber Quantenchemie und dergleichen gestellt, oder genauer: Nach welchen Mechanismen laeuft eine Reaktion ab?

Darian 18:37, 16. Jun 2004 (CEST)

Physikochemiker ist übrigens für einen Physiker eine Beleidigung ;) ... nein ohne Witz ... Physiker hören diesen Begriff wirklich gar nicht gerne. Tossek 22:23, 19. Feb 2006 (CET)

Mag sein; als Chemiker habe ich kein Problem damit, einer zu sein. Siehe auch Bunsengesellschaft; zumindest gab es dort mal ein pdf-File zum Berufsfeld des Physikochemikers. --Brisbard 22:45, 19. Feb 2006 (CET)

aja: hier ist zumindest mal der böse Begriff erwähnt: [LINK]. Die armen Physiker ;o) --Brisbard 22:53, 19. Feb 2006 (CET)

Wie nennen sich denn Physiker mit Schwerpunkt/Fachrichtung Chemische Physik oder Molekülphysik, etwa Chemikophysiker oder Molekularphysiker? Zum Trost ein Zitat, das dem Chemiker (oder besser Physikochemiker (sic!)) Robert Bunsen zugeschrieben wird: Ein Chemiker, der kein Physiker ist, ist gar nichts. --134.76.10.66 18:03, 30. Mär 2006 (CEST)

Physikalische Chemie vs. Chemische Physik

Gibt es da einen Unterschied oder sind das Synonyme?

--Physikochemiker 16:42, 6. Jun 2006 (CEST)

In der englischen Wikipedia gibt es zwei unterschiedliche Artikel: http://en.wikipedia.org/wik... und http://en.wikipedia.org/wik...

Was meint ihr dazu?

--Physikochemiker 21:50, 13. Jun 2006 (CEST)

Ich denke, da sind die Grenzen fließend und jeder definiert das für sich selbst. Ich seh hier im Hause immer "Chemische Biologie", aber ich wette, wenn ich die Pappenheimer fragen würde, hätten sie auch Schwierigkeiten, die Grenzen dieser Disziplin festzunageln. --OliverH 18:17, 14. Jun 2006 (CEST)

Ein Artikel genügt. Es geht um Bindeglieder zwischen Chemie und Physik -- was soll da eine artifizielle Trennung. Lediglich: An einer Fakultät/Einrichtung der Physik angesiedelt heißt es heute meist Chemische Physik (speziell Molekülphysik), an einer Fakultät/Einrichtung der Chemie Physikalische Chemie; um 1900 hatten auch Institute der Physik Abteilungen für Physikalische Chemie, nicht Chemische Physik. --84.138.135.167 14:20, 25. Jun 2006 (CEST)

Ganz so einfach ist das nicht. Biochemie und Chemische Biologie z.B. sind zwei paar Stiefel. Dazu kommt in Deutschland der verkompliziernde Faktor unabhängiger Forschungsinstitute, die ihre Einrichtungen und Abteilungen nennen können, wie sie lustig sind. --OliverH 14:35, 25. Jun 2006 (CEST)

Glaube, mich OliverH anschließen zu müssen. Es scheint irgendwie so zu sein, dass die Schwerpunktsetzung im hier diskutierten Fall auf der substantivischen Komponente liegt, sprich im Fall von "Physikalischer Chemie" ist in der Tat die Chemie betont, im Falle der "Chemischen Physik" eben die Physik. Natürlich ist die Abgrenzung nahezu willkürlich, aber durchaus existent, wenngleich meine ganz persönliche Meinung dahin geht, aus historischen Gründen dem Begriff "Physikalische Chemie" eine gewisse Präferenz zu geben und möglicherweise die Ausführungen zur "Chemischen Physik" in diesen Artikel zu integrieren - schwierig, schwierig --Brisbard 15:57, 25. Jun 2006 (CEST)

Wie schon oben erwähnt, im angelsächsichen Raum grenzt man scheinbar beide Bereich voneinander ab: http://en.wikipedia.org/wik... und http://en.wikipedia.org/wik... Sollen wir das in die deutsche Wikipedia übernehmen? --Physikochemiker 16:24, 25. Jun 2006 (CEST)

Für einen separaten Artikel sehe ich keine wirkliche Notwendigkeit.--Brisbard 23:21, 25. Jun 2006 (CEST)

Was sind das denn für Diskussionen? Ist der Name nicht egal? Könnte man sich nicht auf einen fließenden Übergang einigen? Ich glaube, dass für jemanden, der nicht direkt in dem Bereich arbeitet, diese Erklärung reicht. Und die "Spezialisten" wissen bestimmt selber was sie sind... ;-) --Mughetto 10:21, 27. Jul 2006 (CEST)

Naja, zwischen Biochemie und Chemische Biologie z. B. gibt es schon Unterschiede. So ne Vertauschung von Attribut und Nomen ist also nicht immer belanglos. Fragt sich nur, ob das bei Physikalische Chemie vs. Chemische Physik auch so ist. Ich vermute, das hier die Unterschiede nicht ganz so krass sind. --Physikochemiker 20:40, 27. Jul 2006 (CEST)

Weitere Verbesserungsvorschläge

Was sollte noch verbessert werden? --Physikochemiker 20:15, 26. Jun 2006 (CEST)

Vor allem das Layout, wie ich finde. Die ellenlange Liste der bedeutenden Physikochemiker wirkt mittlerweile etwas abschreckend. Auch die ansonsten sehr gute Auflistung der Teilgebiete könnte man vielleicht übersichtlicher gestalten !? --Brisbard 20:27, 26. Jun 2006 (CEST)

Die Liste könnte man doch in mehrere Spalten aufteilen, wie z. B. hier: http://en.wikipedia.org/wik... Wie geht das eigentlich?--Physikochemiker 07:33, 27. Jun 2006 (CEST)

Also ich hab mal einen Vorschlag zur Struktur eingebaut. Der würde jedoch erfordern, dass die einzelnen Begriffe hier ordentlich ausgeführt würden. Wie wärs mit der Struktur:

Erläuterung der Methode

Anwendungen der Methode

Dann kann das Kapitel "Anwendungsgebiete" in die vorigen Teile eingeflochten werden. Das erscheint mir die "kanonische" Form für den ersten Teil zu sein. -- 217.232.36.142 13:04, 17. Jul 2006 (CEST)

Versionsmüll

Liebe IP, die heute so viel am Artikel getan hat: Nutze bitte die Vorschau um nicht so viele Versionen zu produzieren. Danke! (Hoffentlich guckter jetz auch hier rein...) -- 217.232.43.37 16:49, 18. Jul 2006 (CEST)

Ordnung in experimentellem Erfahrungsmaterial

Haltet ihr den Satz für sonderlich gelungen? Den muss doch eigentlich jeder Organiker als persöhnlichen Angriff empfinden. Mir fällt leider nichts besseres und passenderes ein. Hat jemand anderes Verbesserungsvorschläge? --Zivilverteidigung 20:40, 25. Okt. 2006 (CEST)

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Diese Definition bzw. Erklärung des Begriff Physikalische Chemie und dessen Bedeutung wurde zuletzt am 25.7.2007 aktualisiert (Glossar Lexikon Enzyklopädie).