تطبيقات الكيمياء الفيزيائية في حياتنا اليومية

الاستخدامات العملية للكيمياء الفيزيائية

تُعتبر الكيمياء الفيزيائية (بالإنجليزية: Physical Chemistry) واحداً من فروع الكيمياء التي تهتم بدراسة التفاعلات والتحولات التي تطرأ على المواد. يركز هذا الفرع بشكل خاص على المبادئ الفيزيائية التي تُستخدم في تفسير الظواهر الكيميائية، بما في ذلك قوانين الغازات.

تسعى الكيمياء الفيزيائية إلى قياس الكميات والتغيرات التي تحدث أثناء التفاعلات، بالإضافة إلى استكشاف دور ميكانيكا الكم في هذا المجال، مما يُتيح نمذجة وفهم الجسيمات المتناهية في الصغر مثل الذرات والجزيئات، مما يُسهم في تعزيز الفهم العام للكيمياء. كما أن الديناميكا الحرارية الكيميائية تُساعد في تفسير العلاقة بين الحرارة وأشكال الطاقة الكيميائية الأخرى.

تتعدد الاستخدامات والتطبيقات التي تعتمد بشكل مباشر على الكيمياء الفيزيائية، ومن أبرز هذه الاستخدامات:

• يُستخدم هذا التخصص في دراسة تأثير الأدوية المتنوعة على مجموعة ممثلة من الأفراد.
• ترتبط الكيمياء الفيزيائية بدراسة الأسباب والنتائج، إضافةً إلى تقييم المخاطر، بما في ذلك تقييم الوصفات الطبية والأدوية.
• تقوم الكيمياء الفيزيائية بتقييم مدى امتثال المرضى والتزامهم بالأدوية، وتحديد الأخطاء الطبية.
• تُطبق الكيمياء الفيزيائية الديناميكا الحرارية والفيزياء الحيوية بشكل فعّال.
• تُستخدم في مجال تجميع بيانات مفيدة وحرجة تساهم في اتخاذ قرارات مدروسة من قبل الباحثين والأطباء.
• تسهل الكيمياء الفيزيائية دراسة العمليات المعقدة والجزيئات التي تحدث في الأنظمة البيولوجية والمواد الحديثة.

أقسام الكيمياء الفيزيائية

تنقسم الكيمياء الفيزيائية إلى عدة تخصصات متداخلة، والتي يمكن توضيحها واستخداماتها على النحو التالي:

الديناميكا الحرارية

تركز الديناميكا الحرارية على دراسة تحول الطاقة من خلال تحليل التفاعلات الكيميائية وما تنتجه من حرارة، كما أنها توضح ميل جميع العمليات الفيزيائية أو التفاعلات الكيميائية نحو التوازن. تعتبر الديناميكا الحرارية ضرورية لربط الخصائص الكتلية لمختلف المواد، بالاعتماد على قياسات معينة واستنتاجات مستخلصة منها.

المطيافية

يهتم هذا العلم بإجراء تحقيقات تجريبية لتصور هياكل الذرات والجزيئات، بالإضافة إلى تحديد المواد عن طريق دراسة خصائص الإشعاعات المغناطيسية الممتصة أو المنبعثة من العيّنات المدروسة.

يمكن تتبع دوران أو اهتزاز الجزيئات عبر إجراء تحليلات الطيف باستخدام الموجات الدقيقة مثل الأشعة تحت الحمراء، إلى جانب إمكانية الاعتماد على الأشعة فوق البنفسجية والتحليل الضوئي لدراسة التحولات الإلكترونية وأبعاد هياكل الإلكترونات.

الكيمياء الكهربائية

تُعد الكيمياء الكهربائية أساسية في دراسة كيفية إنتاج التفاعلات الكيميائية للكهرباء، بالإضافة إلى كيفية استخدام الكهرباء في تحفيز التفاعلات الكيميائية العكسية، والمعروفة بالتحليل الكهربائي.

الحركية الكيميائية

تنقسم الحركية الكيميائية إلى عدة تخصصات فرعية، تركز جميعها على دراسة معدلات التفاعل. يُستخدم هذا التخصص أيضاً في تطوير تقنيات محددة تخص العمليات الذرية والجزيئية.

كما أصبح بالإمكان قياس سرعة التفاعلات الكيميائية خلال فترات زمنية قصيرة جداً كوحدة فيمتو ثانية، والتي تعادل تقريباً 10-15 ثانية.