化学词典告诉你物理化学的研究内容及发展趋势。物理化学是在物理和化学两大学科基础上发展起来的。它以丰富的化学现象和体系为对象，大量采纳物理学的理论成就与实验技术，探索、归纳和研究化学的基本规律和理论，构成化学科学的理论基础。物理化学的水平在相当大程度上反映了化学发展的深度。

物理化学研究内容

随着科学的迅速发展和各门学科之间的相互渗透，物理化学与物理学、无机化学、有机化学之间存在着越来越多的互相重叠的新领域，从而不断地派生出许多新的分支学科，如物理有机化学、生物物理化学、化学物理学等。物理化学还与许多非化学的学科有着密切的联系，如冶金过程物理化学、海洋物理化学。一般公认的物理化学的研究内容大致可以概括为三个方面：

1.化学体系的宏观平衡性质　以热力学的三个基本定律为基础，研究宏观化学体系（含有分子数目量级在10左右的体系）在气态、液态、固态、溶解态以及高分散状态的平衡态物理化学性质及其规律性。由于以平衡态为前提，时间不再是变量。属于这方面的物理化学分支学科有化学热力学、化学统计力学、溶液化学、胶体化学和表面化学。

2.化学体系的微观结构和性质　以量子力学为理论基础，研究分子、分子簇和晶体的结构，物体的体相中原子和分子的空间结构、表面相的结构，以及结构与物性之间的关系与规律性。属于这方面的物理化学分支学科有结构化学、晶体化学和量子化学。

3.化学体系的动态性质　研究由于化学或物理因素的扰动而引起的体系的化学变化过程速率和变化机理。此时，时间是与过程密切相关的重要变量之一。属于这方面的物理化学分支学科有化学动力学、化学动态学、催化科学与技术、光化学、电化学、磁化学、声化学、力化学（以摩擦化学为代表）等。

在理论研究方面，快速大型电子计算机和数值方法的广泛应用，扩展了量子化学在定量计算方面的能力。研究对象不仅涉及大分子，还可用以模拟复杂体系的动态过程。福井谦一提出的前线轨道理论以及R.B.伍德沃德和R.霍夫曼提出的分子轨道对称守恒原理，是量子化学应用于具体化学体系时的重要理论成果。但是仍然没有达到人们所期望的利用量子化学为基础解决和认识所有化学问题的水平。量子力学基本原理和化学实验的紧密结合将有助于解决这个问题。为此，发展能够应用于复杂分子体系的量子化学计算方法是实现上述目标的前提之一。因而W.科恩以电子密度泛函理论和J.波普尔以量子化学计算方法及模型化学等研究成果获得了1998年的诺贝尔化学奖。

物理化学发展趋势

物理学和数学的成就，加上计算机技术的飞速发展，为物理化学的发展提供了新的领域。由于不再局限于方程的解析解、数值方法的应用，使得固体、弹性体和其他非理想体系均已成为物理化学的研究对象，为材料科学与技术的研究增添了新的理论武器，并且更加接近工程实际。20世纪70年代初，I.普里戈金等提出的耗散结构理论，使得物理化学的理论体系由传统的平衡态热力学扩展到全新非平衡态热力学的领域，而对远离平衡的体系稳定性的理解，将有助于人们对于很多实际过程包括生命过程认识的深化。

80年代后期，以扫描隧道显微术为代表的微观显微学的兴起，推动了纳米科学与技术的发展。纳米材料不仅有着极强的应用背景，有关材料的合成、表征、功能和它们的应用研究，往往涉及多种学科和技术，并且和绝大部分的化学领域有着极为密切的关系，为现代化学的发展提供了一个崭新的研究领域。由于纳米尺度的微粒所包含粒子数的量级和经典的物理化学体系偏离甚远，因而适合纳米体系的物理化学理论研究和实验方法的开发，将成为21世纪物理化学中的另一个极具挑战性的新领域。

催化是化学研究中的永久课题之一。在化工生产、能源、农业、生命科学、医药等领域都有及其重要的意义，但至今对于催化作用的原理和大多数催化过程的反应机理仍然存在着疑问，还不能随心所欲地设计出对于某个特殊反应体系具有高效催化作用的催化剂。组合化学方法的应用可以加速有效催化剂的筛选过程，将有助于加速催化理论的发展。

酶催化和仿酶催化研究是催化科学与技术中的新兴领域，它将促进结构化学、合成化学、化学生物学和物理学、生物学和其他技术领域的相互渗透，并将在大幅度提高化工生产率的同时，促使绿色化学目标的实现。