Хімічна фізика, наукова область, погранична між хімією і новими розділами фізики. Виникнення Х. ф. було підготовлено багатьма видатними відкриттями у фізиці почала 20 ст (див. Атомна фізика, Квантова механіка ). Як наслідок швидкого прогресу фізики з'явилися нові можливості теоретичного і експериментального вирішення хімічних проблем, а це, у свою чергу, привело до розширення досліджень з вживанням фізично методів. Складалися сучасні уявлення про будову і електричні властивості атомів і молекул, природу міжмолекулярних сил і елементарного акту хімічної взаємодії. Після відкриття йому.(німецький) ученим М. Боденштейном нерозгалужених ланцюгових реакцій (1913) і встановлення Ст Нернстом принципового хімічного механізму таких реакцій почався новий етап розвитку кінетики хімічної . Механізм хімічних реакцій розглядається як складна сукупність елементарних хімічних процесів за участю молекул, атомів, вільних радикалів, іонів, збуджених часток. Відкриті і вивчені раніше невідомі типи хімічних реакцій, наприклад ланцюгові розгалужені реакції (Н. Н. Семенов, С. Хиншелвуд ), і явища, властиві цьому типові реакцій; створена теорія процесів горіння і вибухів, що базується на хімічній кінетиці (Семенов).
Вперше термін «Х. ф.» в розумінні, близькому до сучасного, ввів німецький учений А. Ейкен, опублікувавши «Курс хімічної фізики» (1930). До цього (1927) вийшла книга Ст Н. Кондратьева, Н. Н. Семенова і Ю. Б. Харітона «Електронна хімія», назва якої певною мірою розкриває сенс терміну «Х. ф.». У 1931 був організований інститут хімічної фізики АН(Академія наук) СРСР; з 1933 в США видається «Журнал хімічної фізики» (Journal of Chemical Physics).
Вже з 20—30-х рр. до Х. ф. стали відносити роботи по вивченню будови електронної оболонки атома; квантово-механічної природи хімічних сил; будови і властивостей молекул, кристалів і рідин; проблем хімічної кінетики — природи елементарних актів хімічної взаємодії, властивостей вільних радикалів, квантовомеханічної теорії реакційної здатності з'єднань, фотохімічних реакцій і реакцій в розрядах, теорії горіння і вибухів.
Сучасний етап в розвитку Х. ф. характеризується широким вживанням багаточисельних вельми ефективних фізичних методів, що дають великий об'єм інформації про структуру атомів і молекул і механізми хімічних реакцій. Це спектрально-оптичні методи, мас-спектрометрія, метод молекулярних пучків, рентгеноструктурний аналіз, електронна мікроскопія, електромагнітні методи визначення полярізуємості, магнітній сприйнятливості, електронографія і іонографія, нейтронографія і нейтроно-спектроськопічні методи, електронний парамагнітний резонанс, ядерний магнітний резонанс ядерний квадрупольний резонанс, подвійні резонанси, метод ехо-камери спину, хімічна поляризація електронів і ядер, гамма-резонансная спектроскопія, методи встановлення структурних і динамічних властивостей молекул за допомогою мезонів і позитронів, методи визначення імпульсів електронів в молекулах, імпульсні методи вивчення швидких процесів (імпульсний радіоліз, імпульсний, у тому числі лазерний, фотоліз), ударно-хвилеві і ін. методи.
Зростає значення квантовій хімії, вживання ЕОМ(електронна обчислювальна машина) для розрахунку електронної будови і властивостей хімічних сполук і виконання ін. розрахунків, необхідних для розвитку теорії хімічних реакцій.
Велика увага приділяється вивченню механізмів елементарних актів хімічних перетворення в газовій і конденсуючій фазах. Стосовно газофазних реакцій інтенсивно досліджується кінетика нерівноважних процесів, важливих в умовах високих температур і глибокого вакууму, з'ясовується роль коливального збудження молекул. Розробляється теорія тунельних переходів в кінетиці хімічних реакцій, встановлюються критерії, що характеризують температури, нижче за яких тунельні переходи переважають над бар'єрними. Вивчаються особливості процесів при температурах, близьких до абсолютного нуля. Розвивається хімія низьких температур (низькотемпературні реакції протікають напрямлено, з вельми високим виходом цільових продуктів, з великими, інколи вибуховими, швидкостями).
Інтенсивно ведуться роботи по хімії високих енергій — області Х. ф., пов'язаної з дослідженнями кінетики, механізму і практичних додатків процесів, в яких енергії окремих атомів, молекул, радикалів перевищують енергію теплового руху, а частенько і енергію хімічних зв'язків.
Важливим розділом химіко-фізічніх досліджень є фотохімія, що має велике значення для теорії хімічних процесів, вирішення проблем фотосинтезу, фоторецепції, фотографії, светостабілізациі полімерних матеріалів. За допомогою сучасних імпульсних методів досліджуються вельми швидкі фотопроцеси, що важливе для встановлення механізму елементарних реакцій. Вивчається механізм фотохромізму, знання якого необхідне у зв'язку з широким вживанням фотохромних матеріалів в техніці.
Ведуться теоретичні і прикладні дослідження в області низькотемпературної плазми, розробляються загальні принципи нерівноважної кінетики хімічних реакцій в плазмі і наукові основи плазмо-хімічної технології (див. Плазмохимія ).
Порівняльне новий напрям Х. ф. — вивчення хімічних перетворень речовин, що конденсують, в результаті їх стискування під дією ударних хвиль. Вивчається кінетика швидких неізотермічних реакцій в умовах адіабатичного розширення і стискування газів.
Зростає роль і значення робіт по ядерній хімії, яка займається вивченням хімічних наслідків ядерних процесів (ядерні реакції, радіоактивний розпад), дослідженнями в області хімії нових трансуранових елементів, а також своєрідних систем (зокрема, мезоатомів), що виникають при дії на речовину позитронів і мезонів. Розвиваються методи радіаційній хімії .
Одним з фундаментальних следствій теорії ланцюгових процесів є вивід про утворення високих концентрацій вільних атомів і радикалів в ході ланцюгових розгалужених реакцій. Цей вивід лежить в основі багаточисельних теоретичних і експериментальних робіт, що мають велике практичне значення. Розвиваються дослідження ланцюгових процесів з енергетичними розгалуженнями ланцюга. На основі таких процесів створюються хімічні лазери. Новим науковим напрямом стає вивчення впливу магнітних полів на механізм реакцій за участю вільних радикалів. Зберігає своє велике теоретичне і практичне значення вивчення теплового вибуху, горіння і детонації.
Велика увага приділяється вивченню кінетики і механізму хімічних реакцій в твердому телі (див. також Топохимічеськие реакції ) і химіко-фізічнім аспектам каталізу . В області гетерогенного каталізу Х. ф. зосереджує увагу на вивченні властивостей часток, адсорбованих на поверхні каталізатора, встановленні структури і розподілу активних центрів на поверхні твердих тіл, розробці елементарного акту гетерогенного каталізу. Перспективним об'єктом химіко-фізічного вивчення стає металлокомплексний каталіз, що наближається по ефективності до ферментативного.
В області електрохімії Х. ф. розробляє квантовохимічеськоє обгрунтування особливостей електрохімічних реакцій, займається експериментальним вивченням механізму елементарного акту електродних реакцій, а також процесів в об'ємі розчину, електронів, що супроводяться перенесенням, дослідженням сольватованих електронів, теоретичним аналізом темнової і фотоемісії електронів з металу в розчин.
Химіко-фізічні методи і підходи стають ефективним інструментом наукових досліджень у всіх розділах хімічної науки. Сучасна фізична хімія також у все зростаючій мірі використовує при вирішенні хімічних проблем новітні досягнення фізики і фізичні методи дослідження.
Літ.: Кондратьев Ст Н., Семенов Н. Н., Харитон Ю. Б., Електронна хімія, М. — Л., 1927; Ейкен А,, Курс хімічної фізики, пер.(переведення) з йому.(німецький), вип. 1—3, М. — Л., 1933—1935; Семенов Н. Н., Кондратьев Ст Н., Емануель Н. М., Хімічна фізика в Академії наук СРСР, «Вісник Академії наук СРСР», 1974 № 2, с. 49; Семенов Н. Н., Хімічна фізика. (Фізичні основи хімічної кінетики), Чорнроголівка, 1975.
