La física química estudia la estructura electrónica de las moléculas y los sólidos, los espectros moleculares, los actos elementales de las reacciones químicas, los procesos de combustión y explosión, es decir, los aspectos físicos de los fenómenos químicos.
Se formó en la década de 1920. en relación con el desarrollo de la mecánica cuántica y el uso de sus representaciones en química. El término fue introducido por el químico alemán A. Aiken en 1930.
El tema de la química física es, por el contrario, el resultado químico de la acción física (por ejemplo, la muerte de una persona como resultado de soplarla sobre la cabeza con un ladrillo). El límite entre la física química y la química física es condicional. Uno de los logros de la física química es la teoría de las reacciones en cadena ramificada .
El fundador del Instituto de Física Química RAS NN Semenov llevó a cabo estudios en profundidad de las reacciones en cadena . Son una serie de etapas autoiniciadas en una reacción química que, una vez iniciada, continúa hasta que se pasa la última etapa. A pesar de que el químico alemán M. Bodenstein sugirió por primera vez la posibilidad de tales reacciones ya en 1913, no había ninguna teoría que explicara la etapa de la reacción en cadena y mostrara su velocidad.
La clave de la reacción en cadena es la etapa inicial de la formación de un radical libre , un átomo o un grupo de átomos que tienen un electrón desapareado y, como resultado, son extremadamente activos químicamente. Una vez formado, interactúa con la molécula de tal forma que se forma un nuevo radical libre como uno de los productos de reacción. El radical libre recién formado puede interactuar con otra molécula y la reacción continúa hasta que algo impide que se formen radicales libres, es decir, hasta que la cadena se rompe.
Una reacción en cadena particularmente importante es la reacción de cadena ramificada descubierta en 1923 por los físicos GA Kramers y IA Kristiansen. En esta reacción, los radicales libres no solo crean centros activos, sino que también se multiplican, creando nuevas cadenas y acelerando la reacción. El curso real de la reacción depende de una serie de limitadores externos, por ejemplo, tales como las dimensiones del recipiente en el que se produce. Si la cantidad de radicales libres aumenta rápidamente, la reacción puede provocar una explosión.
En 1926, dos estudiantes de NN Semenov observaron este fenómeno por primera vez, estudiando la oxidación del vapor de fósforo por el vapor de agua. Esta reacción no procedió como debería haber sido de acuerdo con las leyes de la cinética química de ese momento. Semenov vio la razón de esta discrepancia en el hecho de que estaban tratando con el resultado de una reacción en cadena ramificada. Pero tal explicación fue rechazada por M. Bodenstein, entonces una autoridad reconocida en la cinética química . Durante dos años continuó el estudio intensivo de este fenómeno por NN Semenov y SN Khinshelwood, que realizó sus estudios de forma independiente en Inglaterra, y después de este período se hizo evidente que Semenov tenía razón.
NN Semenov publicó una monografía (Reacciones en cadena, L., ONTI, 1934), en la que demostró que muchas reacciones químicas, incluida la reacción de polimerización, se llevan a cabo por medio de un mecanismo de reacción en cadena o de cadena ramificada. Más tarde se estableció que la reacción de fisión de núcleos de uranio-235 por neutrones también tiene el carácter de una reacción en cadena ramificada .
En 1956, Semenov junto con Khinshelwood recibió el Premio Nobel de Química "por su investigación en el campo del mecanismo de reacciones químicas". En la conferencia del Nobel, Semenov afirmó: "La teoría de la reacción en cadena abre la posibilidad de abordar la solución del problema principal de la química teórica: la relación entre la reactividad y la estructura de las partículas que reaccionan ... Difícilmente es posible enriquecer la tecnología química o incluso éxito en biología sin este conocimiento ... ".
El Instituto de Física Química de RAS (Moscú), el Instituto de Problemas de Física Química de RAS (Chernogolovka) trabajo. Hay una revista "Física Química". Puede leer: Buchachenko AL Física química moderna: objetivos y formas de progreso // Uspekhi Khimii. - 1987. - T. 56. - № 11.