Физик хими бол бодис молекул болон атомын түвшинд хэрхэн ажилладаг, химийн урвал хэрхэн явагддагийг судалдаг шинжлэх ухаан юм. Химийн бодисын физик шинж чанарын шинжилгээн дээр үндэслэн физик химичүүд практик асуудлыг шийдвэрлэхэд ашиглаж болох шинэ онол, арга техникийг боловсруулдаг.
Бүх бодис нь хатуу, шингэн, хий гэсэн гурван төлөвт байж болно. Бодисын төлөв байдал нь түүний температур, даралтаар тодорхойлогддог. Хатуу бие нь тогтмол хэлбэр, эзэлхүүнтэй, шингэн нь тогтмол эзэлхүүнтэй боловч савныхаа хэлбэрийг авдаг, хий нь савыг бүрэн дүүргэдэг.
Термодинамик бол эрчим хүч, түүний хувиргалтыг судлах физик химийн үндсэн ойлголт юм. Термодинамикийн хуулиуд нь физик ертөнцөд энерги хэрхэн дамждагийг тодорхойлдог.
Химийн кинетик нь химийн урвал явагдах хурд, тэдгээрийн үргэлжлэх үе шатыг судалдаг. Урвалын хурдыг хурдны хуулиар тодорхойлж болох ба үүнийг хамгийн энгийн хэлбэрээр урвалын хувьд \(A \rightarrow B\) \(rate = k[A]^n\) гэж илэрхийлж болно, энд \(k\) нь хурдны тогтмол, \([A]\) нь урвалд орох бодисын А концентраци, \(n\) нь А-тай харьцах урвалын дараалал юм.
Химийн урвалд шууд болон урвуу урвалын хурд тэнцүү байх үед тэнцвэрт байдал үүсдэг бөгөөд ингэснээр урвалд орох бодис ба бүтээгдэхүүний концентрацид тодорхой өөрчлөлт гарахгүй. Тэнцвэрийн тогтмол хэмжигдэхүүн ( \(K\) ) нь бүтээгдэхүүний концентрацийг урвалд орох бодисын концентрацид харьцуулсан харьцааг илэрхийлдэг бөгөөд тус бүр нь тэнцвэржүүлсэн тэгшитгэл дэх стехиометрийн коэффициентийн хүч хүртэл нэмэгддэг.
Молекулуудын бүтэц, атомуудын хоорондын холбоо нь тухайн бодисын физик шинж чанар болон бусад бодисуудтай үзүүлэх урвалд шууд нөлөөлдөг. Химийн бондын үндсэн хоёр төрөл нь ион ба ковалент холбоо юм. Нэг атомаас нөгөө атом руу электрон шилжихэд ионы холбоо үүсдэг бол хоёр атом электрон хуваахад ковалент холбоо үүсдэг.
Усанд ууссан үед устөрөгчийн ион ( \(H^+\) ) ба гидроксидын ион ( \(OH^-\) ) -ийн концентрацийг нэмэгдүүлэх бодисыг хүчил ба суурь гэнэ. рН-ийн хэмжүүрийг уусмалын хүчиллэг эсвэл суурь чанарыг хэмжихэд ашигладаг бөгөөд 0 (хүчтэй хүчиллэг) -ээс 14 (хүчтэй суурь) хооронд хэлбэлзэж, рН 7 нь төвийг сахисан байна.
Спектроскопи гэдэг нь бодисын найрлага, бүтэц, шинж чанарыг тодорхойлохын тулд гэрлийг хэрхэн шингээж, ялгаруулж, сарниулж байгааг шинжлэх арга юм. Хэт улаан туяаны (IR), хэт ягаан туяанд харагдах (UV-Vis), цөмийн соронзон резонансын (NMR) спектроскопи гэх мэт өөр өөр төрлийн спектроскопийг янз бүрийн шинжилгээнд ашигладаг.
Цахилгаан хими бол цахилгаан ба химийн урвалын хоорондын хамаарлыг судалдаг шинжлэх ухаан юм. Цахилгаан химийн эсүүд, түүний дотор батерей, электролитийн эсүүд нь химийн энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргадаг ба эсрэгээр. Электрохимийн үндсэн тэгшитгэл болох Нернстийн тэгшитгэл нь эсийн цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг урвалд орох бодис ба бүтээгдэхүүний концентрацтай холбодог.
Статистикийн механик нь бие даасан атом ба молекулуудын микроскоп шинж чанарыг материалын макроскопийн задгай шинж чанаруудтай холбох хүрээг бүрдүүлдэг. Физик химийн энэ салбар нь фазын шилжилт, дулааны багтаамж, хийн төлөв байдал зэрэг үзэгдлийг тайлбарлахад тусалдаг.
Физик хими нь янз бүрийн салбар, үйлдвэрүүд, тэр дундаа эмийн үйлдвэрүүдэд шинэ эм боловсруулахад ашигладаг хэрэглээг олдог; байгаль орчны шинжлэх ухаан, бохирдлыг ойлгох, бууруулах; болон материалын шинжлэх ухаан, илүү сайн материал, нано технологийн бүтээгдэхүүн зохион бүтээх. Физик химийн үндсэн зарчмуудыг ойлгох нь эрдэмтэд, инженерүүдэд эдгээр болон бусад олон салбарын нарийн төвөгтэй асуудлыг шийдвэрлэхэд тусалдаг.
