Fizica moleculară este o ramură a fizicii care studiază proprietățile fizice ale corpurilor pe baza structurii lor moleculare. Problemele de fizică moleculară sunt rezolvate prin metodele mecanicii statistice , termodinamicii și cineticii fizice , ele sunt asociate cu studiul mișcării și interacțiunii particulelor ( atomi , molecule , ioni ) care alcătuiesc corpurile fizice.
Prima ramură a fizicii moleculare care a luat formă a fost teoria cinetică a gazelor . În procesul dezvoltării sale, lucrările lui James Clerk Maxwell , Ludwig Boltzmann , J. W. Gibbs au creat fizica statistică clasică.
Ideile cantitative despre interacțiunea moleculelor (forțe moleculare) au început să se dezvolte în teoria fenomenelor capilare. Lucrările clasice în acest domeniu ale lui Alexi Claude Clairaut (1743), Pierre-Simon Laplace (1806), Thomas Jung (1805), S. D. Poisson , Carl Friedrich Gauss (1830-1831) și alții au pus bazele teoriei fenomenelor de suprafață. . Interacțiunile intermoleculare au fost luate în considerare de JD Van der Waals (1873) în explicarea proprietăților fizice ale gazelor și lichidelor reale.
La începutul secolului al XX-lea, fizica moleculară a intrat într-o nouă etapă de dezvoltare. În lucrările lui Jean Baptiste Perrin și Theodor Svedberg (1906), Marian Smoluchowski și Albert Einstein (1904-06), dedicate mișcării browniene a microparticulelor, s-au obținut dovezi pentru realitatea existenței moleculelor.
Metodele de analiză structurală cu raze X (și mai târziu metodele de difracție a electronilor și difracției neutronilor) au fost folosite pentru a studia structura solidelor și lichidelor și modificările acesteia în timpul tranzițiilor de fază și schimbărilor de temperatură, presiune și alte caracteristici. Doctrina interacțiunilor interatomice bazată pe conceptele mecanicii cuantice a fost dezvoltată în lucrările lui Max Born , Fritz London și Valier Heitler , precum și Peter Debye . Teoria tranzițiilor de la o stare de agregare la alta, conturată de van der Waals și William Thomson și dezvoltată în lucrările lui Gibbs (sfârșitul secolului al XIX-lea), Lev Davidovich Landau și Max Volmer (1930) și adepții lor, s-a transformat într-un teoria modernă a formării fazelor este o ramură independentă importantă a fizicii. Combinația de metode statistice cu ideile moderne despre structura materiei în lucrările lui Yakov Ilici Frenkel , Henry Eyring (1935-1936), John Desmond Bernal și alții a condus la fizica moleculară a corpurilor lichide și solide.
Gama de întrebări acoperite de fizica moleculară este foarte largă. Ea are în vedere: structura materiei și modificarea acesteia sub influența factorilor externi (presiune, temperatură, câmp electromagnetic), fenomene de transfer ( difuzie , conductivitate termică , vâscozitate ), echilibru de fază și procese de tranziție de fază ( cristalizare , topire , evaporare , condensare ). ), substanțe în stare critică, fenomene de suprafață la limitele de fază.
Dezvoltarea fizicii moleculare a condus la separarea secțiunilor independente de ea: fizica statistică , cinetică fizică, fizica stării solide, chimie fizică, biologie moleculară. Pe baza conceptelor teoretice generale de fizică moleculară, fizica metalelor , fizica polimerilor , fizica plasmei , fizica cristalelor, chimia fizică a sistemelor dispersate și a fenomenelor de suprafață, au fost dezvoltate teoria transferului de masă și a transferului de căldură și mecanica fizică și chimică. Cu toate diferențele dintre obiectele și metodele de investigare, ideea principală rămâne însă aici: fizica moleculară este descrierea proprietăților macroscopice ale unei substanțe pe baza unei imagini microscopice (moleculare) a structurii sale.
| Secţiuni de fizică statistică | |
|---|---|
| Fizica materiei condensate |
|