Методы физической химии

Кроме многочисленных химических и физических экспериментальных методов, о которых пойдёт речь в дальнейшем изложении курса, в физической химии используются и теоретические методы исследования, среди которых можно выделить:

1) квантово-механический (квантово-химический),

2) термодинамический (в том числе с применением статистической термодинамики),

3) кинетический.

Квантово-механический метод, основанный на современной теории строения атома, находит наибольшее применение в учении о строении молекул, о химической связи, о строении твёрдого тела и жидкости, в исследованиях количественной взаимосвязи “структура - свойство” и “структура - химическая и биологическая активность”

Термодинамический метод базируется на использовании наиболее общих законов природы - принципов термодинамики. Метод основан на феноменологическом подходе, который позволяет фор­му­лировать закономерности физико-химических процессов, не затрагивая их механизма и природы действующих сил. Общая и химическая термодинамика являются основой таких разделов физической химии, как учение о химическом сродстве и химическом равновесии, учение о фазовом равновесии, теория растворов, электрохимия. Статистическая термодинамикаоснована на применении к рассматриваемой системе, состоящей из очень большого числа частиц, законов теории вероятности. Этот метод используется главным образом в кинетической теории газов.

Достоинством термодинамического метода является то, что при его применении не обязательно знание детального строения и состава исследуемого объекта, а также механизма изучаемого процесса. Вполне достаточным оказывается знание начальных и конечных параметров состояния исследуемой системы. При этом выводы о принципиальной возможности того или иного процесса, о глубине его протекания, о параметрах системы при установившемся равновесии и т. п. могут быть рассчитаны с помощью относительно небольшого числа экспериментально определённых термодинамических данных.

Кинетический метод основан на изучении протекания химических процессов во времени. В отличие от термодинамического метода при кинетических исследованиях требуется детальное знание механизма процесса. Кинетический метод используется при изучении скорости различных химических и биохимических процессов, при выяснении числа и последовательности промежуточных стадий, а также природы образующихся на каждой стадии промежуточных продуктов.