Fiziksel Kimyanın İlgi Alanı

Fiziksel kimyayı veya fizikokimyayı; kabaca kimyasal olayları çözümlemek için fiziksel yöntemler kullanan kimyanın bir dalı olarak tanımlayabiliriz. Fiziksel Kimyayı başka bir bakış açısı ile kimyanın matematiği olarak da tanımlayabiliriz. Bunun nedeni; kimyasal olayları açıklarken matematiği en yoğun kullanan kimyanın bir dalı olmasıdır. Fiziksel kimya; bir elektron ve çekirdek etkileşmesinden başlayarak, atomlar arası etkileşmeler sonucu moleküllerin oluşumunu, moleküllerin kendi aralarındaki etkileşmeleri sırasında enerji alış verişleri ve bağlı olarak reaksiyon yolları gibi konular inceler. Maddenin neden hangi halde bulunduğu, hal değişimleri sırasındaki enerji değişimleri gibi konular ile ilgilenir. Maddeler neden birbiri ile tam karışır veya kısmen karışarak fazlar oluşturur. Fazlar arasındaki etkileşimlerin büyüklüğü ne kadardır? v.b. homojen ve heterojen sistemlerin özelliklerini hesaplayarak açıklar. Yüzey ve Arayüzeylerde meydana gelen olayları inceler. Tüm bu ve benzeri olayları açıklarken matematiğin gücünden mümkün olduğunca yararlanır. Lord Kelvin'in dediği gibi; Matematik İle İfade Edebiliyorsanız Bilginiz Doyurucudur. mantığını sonuna kadar kullanan kimyanın bir dalıdır. Şekil 1 : Basit kimyasal bir reaksiyon. Şekil 1 de bir kap içinde gerçekleşen kimyasal bir reaksiyon için; Reaksiyon sırasında türlerin değişim hızı veya reaksiyon hızı, çıkan ısının büyüklüğü, denge durumunun oluşup oluşmayacağı, neden bazı türlerin sıvı bazılarının gaz halde olduğu, olay sırasında sistemin iş kapasitesindeki değişimler, sistemin fiziksel özelliklerindeki değişimler gibi birçok olayı matematiksel yöntemler ile açıklar. Fiziksel Kimyaya Giriş Fizikokimyasal ilk yasalar makro alemdeki olayların incelenmesi ile başlamıştır. Maddelerin birbiri ile etkileştiği sistemlerde olaylar çok kompleks olabilir. Bu nedenle makro alemdeki fizikokimyasal yasaların ortaya çıkartılabilmesi için atom veya moleküller arası etkileşmelerin minimum olduğu gaz fazdan başlamak gerekir. Zaten ilk fizikokimyasal yasalarda bu şekilde ortaya çıkartılmıştır. Örneğin; normal şartlarda kabaca 1.0 mol su yaklaşık 18 cm3 gelirken, aynı miktar su benzer şartlarda gaz halinde ise yine kabaca 20 L (20000 cm3) nin üzerinde hacim kaplayacaktır. Bu madde molekülleri arasında boşluğun 1000 kattan fazla arttığı anlamına gelir ki gaz faz moleküler arası etkileşmelerin en az olduğu veya minimuma yaklaştığı haldir. Bu nedenle ilk kısımda öncelikle temel gaz yasalarının ortaya çıkartılışı, gaz yasalarından sapmalar ve nedenleri üzerinde durulacaktır. Daha sonra termodinamik yasalar ele alınacaktır. Homojen ve heterojen sistemler diğer bir kısmı oluşturacaktır. Kimyasal reaksiyonların hızları ve teorileri ilerleyen kısımlarda ele alınacaktır.