![物理化學[學科]](/img/b/257/nBnauM3XzMzM2czN3cDO0gDNzUTM4kDM0IDMxADMwAzMwIzL3gzL0UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg "物理化學[學科]")
學科簡介
物理化學-實驗器材物理化學在內容上與物理學、無機化學、有機化學存在著難以準確劃分的界限，從而不斷地產生新的分支學科，例如物理有機化學、生物物理化學、化學物理等；物理化學還與許多非化學的學科有著密切的聯繫，例如冶金學中的物理冶金實際上就是金屬物理化學。
物理化學的主要研究化學體系的巨觀平衡性質、化學體系的微觀結構和性質、化學體系的動態性質三個方面。
研究內容
一般公認的物理化學的研究內容可以概括為以下4個方面：①化學系統的巨觀平衡性質。
物理化學-原電池裝置，它只研究系統的巨觀性質而不涉及物質結構，而且不包括時間變數；其他還有溶液、膠體和表面化學等。
②化學系統的微觀結構和性質。以量子理論為理論基礎，研究原子和分子結構、物質體相中原子和分子的空間結構、表面相結構等以及物質結構與物性內在聯繫的規律性。主要是從微觀結構層次闡明化學系統性質和行為的本質。屬於這方面物理化學分支學科有結構化學和量子化學。
③化學系統的微觀與巨觀相結合的性質。以統計力學為理論基礎，根據化學系統的微觀性質（如粒子平動等）統計平均值計算出系統巨觀性質，將系統的微觀性質與巨觀性質聯繫起來。可以從微觀層次闡明熱力學基本定律和熱力學函式的本質以及化學系統的性質和行為。屬於這方面物理化學分支學科有化學統計力學。
④化學系統的動態性質。研究化學變化過程中各種因素（如溫度等）對化學反應速率的影響；研究化學反應機理，即反應物經過哪些反應步驟轉化為最終產物。化學動力學主要研究化學反應隨時間變化的動態系統，時間是主要變數。這個分支學科稱為化學動力學。化學動力學研究方法有唯象動力學（或稱經典動力學）、分子反應動力學和網路動力學3種方法。屬於這方面物理化學分支學科有：化學動力學、催化反應動力學、電極過程動力學、光化反應動力學等。
研究方法
物理化學-實驗室物理化學常用的研究方法如下：
熱力學方法:溫度、壓力、體積、熱效應、表面張力、粘度等的測定；化學平衡、相平衡、界面平衡的研究等。以眾多質點組成的巨觀體系作為研究對象，以兩個經典熱力學定律為基礎，用一系列熱力學函式及其變數，描述體系從始態到終態的巨觀變化，而不涉及變化的細節，經典熱力學只適用於平衡體系。
統計力學方法:用機率規律計算出體系內部大量質點微觀運動的平均結果，從而解釋巨觀現象並能計算一些熱力學的巨觀性質。
量子力學方法：用量子力學的基本方程(E.Schrodinger方程)求解組成體系的微觀粒子之間的相互作用及其規律，從而指示物性與結構之間的關係。
電磁學方法：電動勢、電極電位、偶極矩等的測定。
光學方法：旋光、折射率及各種光譜的研究。
原子物理方法：放射性、同位素、質譜等的研究。
化學分析方法：普通分析、儀器分析等。
發展趨勢
物理化學-發展趨勢單用巨觀的研究方法是不夠的，只有深入到微觀，研究分子、原子層次的運動規律，才能掌握化學變化的本質和結構與物性的關係。
(2)從體相到表相
在多相體系中，化學反應總是在表相上進行，隨著測試手段的進步，了解表相反應的實際過程，推動表面化學和多相催化的發展。
(3)從定性到定量
隨著計算機技術的飛速發展，大大縮短了數據處理的時間，並可進行人工模擬和自動記錄，使許多以前只能做定性研究的課題現在可進行定量監測。
(4)從單一學科到交叉學科
化學學科與其他學科以及化學內部更進一步相互滲透、相互結合，形成了許多極具生命力的交叉科學，如生物化學、地球化學、天體化學、計算化學、金屬有機化學、物理有機化學等。
(5)從研究平衡態到研究非平衡態
經典熱力學只研究平衡態和封閉體系或孤立體系，然而對處於非平衡態的開放體系的研究更具有實際意義，1960年以來，逐漸形成了非平衡態熱力學這個學科分支。
發展歷史
一般認為，物理化學作為一門學科的正式形成是從1877年德國化學家W.奧斯特瓦爾德和荷蘭化學家J.H.范托夫創刊德文的《物理化學雜誌》開始的。從這一時期到20世紀初，物理化學以化學熱力學的蓬勃發展為其特徵。熱力學第一定律和熱力學第二定律被廣泛套用於各種化學體系，特別是溶液體系溶液體系的研究。J.W.吉布斯對多相平衡體系的研究和范托夫對化學平衡的研究，S.A.阿倫尼烏斯提出電離學說，W.H.能斯脫髮現熱定理都是對化學熱力學的重要貢獻。當1906年G.N.路易斯提出處理非理想體系的逸度和活度概念以及它們的測定方法之後，化學熱力學的全部基礎已經具備。M.von勞厄和W.H.布喇格對X射線晶體結構分析的創造性研究為經典的晶體學向近代結晶化學的發展奠定了基礎。阿倫尼烏斯關於化學反應活化能的概念以及M.博登施坦和能斯脫關於鏈反應的概念對後來化學動力學的發展也都作出了重要貢獻。20～40年代是結構化學領先發展的時期，這時的物理化學研究已深入到微觀的原子和分子世界，改變了對分子內部結構的複雜性茫然無知的狀況。1926年，量子力學研究的興起，不但在物理學中掀起了高潮，對物理化學研究也給以很大的衝擊。尤其是在1927年，W.H.海特勒和F.W.倫敦對氫分子問題的量子力學處理為1916年路易斯提出的共享電子對的共價鍵概念提供了理論基礎。1931年L.C.鮑林和J.C.斯萊特把這種外理方法推廣到其他雙原子分子和多原子分子，形成了化學鍵的價鍵方法。1932年，R.S.馬利肯和F.H.洪德在處理氫分子的問題時，根據不同的物理模型，採用不同的試探波函式，從而發展了分子軌道方法。價鍵法和分子軌道法已成為近代化學鍵理論的基礎。鮑林等提出的軌道雜化法以及氫鍵和電負性等概念對結構化學的發展也起了重要作用。與此同時，M.波拉尼和H.艾林根據倫敦的計算繪製了H+H2體系的反應勢能面，從而提出反應速率的過渡態理論。
物理化學第二次世界大戰後到60年代期間，物理化學以實驗研究手段和測量技術，特別是各種譜學技術的飛躍發展和由此而產生的豐碩成果為其特點。電子學、高真空和計算機技術的突飛猛進，不但使物理化學的傳統實驗方法和測量技術的準確度、精密度和時間解析度有很大提高，而且還出現了許多新的譜學技術。例如從40年代中開始陸續出現的電子自旋共振、核磁共振譜、X射線光電子能譜、紫外光電子能譜、穆斯堡爾譜學以及閃光光解、激波管和溫度躍升等弛豫方法的相繼問世，光譜學和其他譜學的時間解析度和自控、記錄手段的不斷提高，使物理化學的研究對象超出了基態穩定分子而開始進入各種激發態的研究領域。這樣首先使光化學獲得了長足的進步，這是因為光譜的研究弄清楚了光化學初步過程的實質，其次是促進了對各種化學反應機理的研究，因為這些快速靈敏的檢測手段能夠發現反應過程中出現的暫態中間產物，使反應機理不再只是從反應速率方程憑猜測而得出的結論。這些檢測手段對化學動力學的發展也有很大的推動作用。
先進的儀器設備和檢測手段也大大縮短了測定結構的時間，使結晶化學在測定複雜的生物大分子晶體結構方面有了重大突破，青黴素、維生素B12、蛋白質、胰島素的結構測定和脫氧核糖核酸的螺旋體構型的測定都獲得成功。電子能譜的出現更使結構化學研究能夠從物體的體相轉到表面相，對於固體表面和催化劑而言，這是一個得力的新的研究方法。
60年代，雷射器的發明和不斷改進的雷射技術、大容量高速電子計算機的出現，以及微弱信號檢測手段的發明孕育著物理化學中新的生長點的誕生。
70年代以來，分子反應動力學、雷射化學和表面結構化學代表著物理化學的前沿陣地。研究對象從一般鍵合分子擴展到準鍵合分子、范德瓦耳斯分子、原子簇、分子簇和非化學計量化合物。在實驗中不但能控制化學反應的溫度和壓力等條件，進而對反應物分子的內部量子態、能量和空間取向實行控制。依靠脈衝雷射器，時間解析度已達到10秒。
在理論研究方面，快速大型電子計算機加速了量子化學在定量計算方面的發展。對於許多化學體系來說，薛丁格方程已不再是可望而不可解的了。福井謙一提出的前線軌道理論以及R.B.伍德沃德和R.霍夫曼提出的分子軌道對稱守恆原理的建立是量子化學的重要發展。
物理化學還在不斷吸收物理和數學的研究成果，例如70年代初，I.普里戈金等提出了耗散結構理論，使非平衡態理論研究獲得了可喜的進展，加深了人們對遠離平衡的體系穩定性的理解。
中國物理化學的發展歷史，以1949年中華人民共和國成立為界,大致可以分為兩個階段。在30～40年代,儘管當時物質條件薄弱，但老一輩物理化學家不僅在化學熱力學、電化學、膠體和表面化學、分子光譜學、X射線結晶學、量子化學等方面做出了相當的成績，而且培養了許多物理化學方面的人才。1949年以後，經過幾十年的努力，在各個高等學校設定物理化學教研室進行人才培養的同時，還在中國科學院各有關研究所和各重點高等學校建立了物理化學研究室，在結構化學、量子化學、催化、電化學、分子反應動力學等方面取得了可喜的成績。
開設院校
國內開設本專業的院校較多，此處僅列出前20名的院校：| 排名 | 學校名稱 | 星級 |
| 1 | 吉林大學 | 5★ |
| 2 | 復旦大學 | 5★ |
| 3 | 廈門大學 | 5★ |
| 4 | 中國科學技術大學 | 5★ |
| 5 | 南開大學 | 5★ |
| 6 | 南京大學 | 5★ |
| 7 | 北京大學 | 5★ |
| 8 | 浙江大學 | 5★ |
| 9 | 清華大學 | 4★ |
| 10 | 山東大學 | 4★ |
| 11 | 大連理工大學 | 4★ |
| 12 | 福州大學 | 4★ |
| 13 | 華東理工大學 | 4★ |
| 14 | 北京化工大學 | 4★ |
| 15 | 武漢大學 | 4★ |
| 16 | 北京師範大學 | 4★ |
| 17 | 中山大學 | 4★ |
| 18 | 天津大學 | 4★ |
| 19 | 上海交通大學 | 4★ |
| 20 | 四川大學 | 4★ |
