O que é química física?

Literalmente, milhões de compostos químicos existem. A maneira pela qual esses compostos e seus constituintes reagem e interagem entre si é governada por certos princípios físicos que explicam seu comportamento. A química física é, portanto, a base sobre a qual repousam todos os outros campos da química, e essa ciência também é relevante para praticamente todos os outros campos científicos. A química física é abrangida por quatro áreas, incluindo termodinâmica, química quântica, cinética química e termodinâmica estatística.

Termodinâmica é o estudo da conversão de energia em calor e trabalho. Nesse contexto, o trabalho é definido como a energia transferida por uma força; por exemplo, chutar uma bola é uma forma de trabalho em que a pessoa que chuta a bola transfere força do pé para a bola, fazendo com que a bola se mova. A termodinâmica também estuda maneiras pelas quais o processo de conversão pode ser alterado alterando variáveis ​​como pressão e temperatura dentro de um sistema.

A química quântica é uma ciência teórica que descreve como as moléculas se ligam entre si aplicando princípios da teoria quântica de campos e da mecânica quântica. Esses princípios descrevem como os átomos e as partículas subatômicas se comportam em vários sistemas e, por sua vez, governam como as moléculas se comportam. Teoricamente, todos os sistemas químicos podem ser descritos usando a química quântica, mas, na prática, apenas sistemas muito simples podem ser investigados com precisão.

A cinética química estuda as taxas de processos químicos. A taxa de um determinado processo químico é simplesmente a velocidade na qual uma reação química ocorre. Por exemplo, compare a taxa de oxidação do ferro, que é um processo muito lento, com a taxa de combustão de combustível, que é um processo de fração de segundo. A cinética química também estuda como variáveis ​​variáveis ​​como pressão e temperatura alteram a taxa na qual as reações ocorrem.

Esses três aspectos da físico-química estão ligados por um quarto, chamado termodinâmica estatística. Este campo se preocupa com a distribuição de energia em sistemas químicos e também liga os mundos microscópico e macroscópico. O principal objetivo da termodinâmica estatística é interpretar propriedades macroscópicas de vários tipos de matéria em relação às interações entre suas moléculas microscópicas constituintes e partículas.

Através do estudo desses quatro conceitos, a química física moderna busca entender problemas químicos complexos no contexto das ciências biológicas, ambientais e de materiais. Embora esses campos sejam amplamente díspares, os princípios da físico-química são relevantes para todos, incluindo as ciências biológicas e as ciências físicas e químicas. Esta é de fato uma ciência altamente multidisciplinar, precisamente porque os princípios químicos que estuda são relevantes para todos os sistemas biológicos e químicos.