الكيمياء الفيزيائية: الديناميكا الحرارية والحركية الكيميائية — المستوى الجامعي

مقدمة في الكيمياء الفيزيائية

الكيمياء الفيزيائية (Physical Chemistry) هي فرع الكيمياء الذي يدرس الظواهر الكيميائية باستخدام مبادئ الفيزياء، وخاصة الديناميكا الحرارية وميكانيكا الكم والحركية الكيميائية. تهدف الكيمياء الفيزيائية إلى فهم أسباب وسير التفاعلات الكيميائية على المستوى الجزيئي، والتنبؤ بسلوك الأنظمة الكيميائية في ظل ظروف مختلفة.

الديناميكا الحرارية الكيميائية

تدرس الديناميكا الحرارية الكيميائية انتقال الطاقة في التفاعلات. المفاهيم الأساسية: الطاقة الداخلية (U)، المحتوى الحراري (ΔH)، الإنتروبي (ΔS)، والطاقة الحرة لجيبس (ΔG = ΔH – TΔS). يشير ΔG السالب إلى تلقائية التفاعل. قانون هس: تغير المحتوى الحراري للتفاعل الكلي يساوي مجموع تغيرات خطواته.

الحركية الكيميائية

الحركية الكيميائية (Chemical Kinetics) تدرس سرعة التفاعلات. قانون أرهينيوس: k = A·e^(-Ea/RT). المحفزات تخفض طاقة التنشيط وتزيد سرعة التفاعل. مثال من الرتبة الأولى: التحلل الإشعاعي للكربون-14، عمر النصف t₁/₂ = 0.693/k. إذا كان k = 1.21×10⁻⁴ year⁻¹، فعمر النصف ≈ 5730 سنة (أساس التأريخ بالكربون المشع).

للمزيد من المعلومات، يمكن الاطلاع على درس تقنيات النانو في الطب ودرس علم الأحياء الدقيقة الطبية.