Fiziki kimya maddənin molekulyar və atom səviyyəsində necə davrandığını və kimyəvi reaksiyaların necə baş verdiyini öyrənir. Kimyəvi maddələrin fiziki xassələrinin təhlili əsasında fiziki kimyaçılar praktiki məsələlərin həllində tətbiq oluna bilən yeni nəzəriyyələr və üsullar hazırlayırlar.
Bütün maddələr üç vəziyyətdə ola bilər: bərk, maye və qaz. Maddənin vəziyyəti onun temperaturu və təzyiqi ilə müəyyən edilir. Bərk maddələr sabit bir forma və həcmə malikdir, mayelər sabit bir həcmə malikdir, lakin öz qabının formasını alır və qazlar qablarını tamamilə doldurur.
Termodinamika fiziki kimyada enerjinin və onun çevrilmələrinin öyrənilməsini əhatə edən fundamental anlayışdır. Termodinamikanın qanunları enerjinin fiziki dünya daxilində necə ötürüldüyünü təsvir edir.
Kimyəvi kinetik kimyəvi reaksiyaların baş vermə sürətini və gedişatını öyrənir. Reaksiya sürəti sürət qanunu ilə təsvir edilə bilər, reaksiya üçün ən sadə formada \(A \rightarrow B\) \(rate = k[A]^n\) kimi göstərilə bilər, burada \(k\) sürət sabiti, \([A]\) reaksiyaya girən A-nın konsentrasiyası, \(n\) isə A-ya münasibətdə reaksiya sırasıdır.
Kimyəvi reaksiyalarda irəli və əks reaksiyaların sürətləri bərabər olduqda tarazlıq yaranır, nəticədə zamanla reaktivlərin və məhsulların konsentrasiyasında xalis dəyişiklik baş vermir. Tarazlıq sabiti ( \(K\) ) balanslaşdırılmış tənlikdə hər biri öz stoxiometrik əmsallarının gücünə yüksəldilmiş məhsul konsentrasiyalarının reaktivlərin konsentrasiyalarına nisbətini ifadə edir.
Molekulların quruluşu və atomlar arasındakı əlaqə növləri maddənin fiziki xüsusiyyətlərinə və digər maddələrlə reaksiyalarına birbaşa təsir göstərir. Kimyəvi bağların iki əsas növü ion və kovalent bağlardır. İon bağları elektronlar bir atomdan digərinə keçdikdə, kovalent bağlar isə iki atom elektronları paylaşdıqda əmələ gəlir.
Turşular və əsaslar suda həll olunduqda müvafiq olaraq hidrogen ionlarının ( \(H^+\) ) və hidroksid ionlarının ( \(OH^-\) ) konsentrasiyasını artıran maddələrdir. PH şkalası məhlulun turşuluğunu və ya əsaslığını ölçmək üçün istifadə olunur, qiymətlər 0 (güclü turşu) ilə 14 (güclü əsas) arasında dəyişir və pH 7 neytraldır.
Spektroskopiya maddənin tərkibini, quruluşunu və xassələrini müəyyən etmək üçün işığın necə udulduğunu, yaydığını və ya səpdiyini təhlil edən bir texnikadır. İnfraqırmızı (İQ), ultrabənövşəyi görünən (UV-Vis) və nüvə maqnit rezonans (NMR) spektroskopiyası kimi müxtəlif spektroskopiya növləri müxtəlif analizlər üçün istifadə olunur.
Elektrokimya elektrik və kimyəvi reaksiyalar arasındakı əlaqəni öyrənir. Elektrokimyəvi hüceyrələr, o cümlədən batareyalar və elektrolitik hüceyrələr kimyəvi enerjini elektrik enerjisinə və əksinə çevirirlər. Elektrokimyada əsas tənlik, Nernst tənliyi hüceyrənin elektrohərəkətverici qüvvəsini reaktivlərin və məhsulların konsentrasiyası ilə əlaqələndirir.
Statistik mexanika ayrı-ayrı atomların və molekulların mikroskopik xüsusiyyətlərini materialların makroskopik kütlə xüsusiyyətləri ilə əlaqələndirmək üçün bir çərçivə təmin edir. Fiziki kimyanın bu sahəsi faza keçidləri, istilik tutumu və qazların davranışı kimi hadisələri izah etməyə kömək edir.
Fiziki kimya müxtəlif sahələrdə və sənayelərdə, o cümlədən əczaçılıqda tətbiqlər tapır və burada yeni dərmanların hazırlanmasında istifadə olunur; ətraf mühit elmi, çirklənməni anlamaq və azaltmaq; və materialşünaslıq, daha yaxşı materiallar və nanotexnologiya məhsulları dizayn etmək. Fiziki kimyanın fundamental prinsiplərini başa düşmək alim və mühəndislərə bu və bir çox digər sahələrdə mürəkkəb problemləri həll etməyə kömək edir.
