Краткий очерк истории развития физической химии

Термин «физическая химия» и определение этой науки впервые были даны М.В. Ломоносовым, который в 1752-1754 гг. читал студентам Академии наук курс физической химии и оставил рукопись этого курса «Введение в истинную физическую химию» (1752). Ломоносов выполнил многие исследования, темы которых соответствуют составленному им же «Плану к курсу физической химии» (1752) и программе экспериментальных работ: «Опыт физической химии» (1754). Под его руководством проводился также студенческий практикум и дипломные работы по физической химии.

Ломоносов дал следующее определение физической химии: «физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях». Это определение близко к современному.

Ломоносову принадлежит открытие закона постоянства веса при химических реакциях. Он сформулировал закон сохранения движения, создал стройную и ясно изложенную качественную кинетическую теорию материи и объяснил теплоту как проявление движения молекул. Ломоносов выполнил также ряд других исследований по физике и химии.

Хотя в течение последующего столетия физическая химия не обособилась в отдельную науку и самый термин «физическая химия» не использовался, но многие крупные физики и химики вели исследования, которые следует отнести к физической химии, как она определяется в наше время. В результате этих исследований было сделано много важных открытий и обобщений. Можно указать на открытие адсорбции газов (Шееле в Швеции, 1773 г. и Фонтана во Франции, 1777 г.) и адсорбции из растворов (Т. Е. Ловиц в Петербурге, 1785 г.), открытие каталитических реакций в начале XIX века Деви и Товаром и установление представления о катализе Берцелиусом (1835 г.). Основы электрохимии были заложены исследованиями по гальваническим элементам, электролизу и переносу тока в электролитах, проведенными Вольта, В. В. Петровым, Деви, Т. И. Гротгусом и Фарадеем. Изучение теплот химических реакций было начато Лавуазье и Лапласом (1779-1784 г.г.) и в дальнейшем привело к установлению основного закона термохимии - закона постоянства сумм теплот (Г. И. Гесс, 1840 г.).

Для развития физической химии огромное значение имело открытие двух законов термодинамики в середине XIX века (Карно, Майер, Гельмгольц, Джоуль, Клаузиус, В. Томсон).

Количество и разнообразие исследований, лежащих в области, пограничной между физикой и химией, постоянно возрастало в середине и в третьей четверти XIX века. Было развито термодинамическое учение о химическом равновесии (Гульдберг и Вааге, Гиббс). Исследования Вильгельми положили начало изучению скоростей химических реакций (химическая кинетика). Исследовался перенос электричества в растворах (Гитторф, Кольрауш), изучались законы равновесия растворов с паром (Д. П. Коновалов) и развивалась теория растворов (Д. И. Менделеев).

Большое значение для оформления физической химии, как особого предмета преподавания, а, отсюда, как и самостоятельной науки, имела деятельность Н. Н. Бекетова и В. Оствальда. Профессор Харьковского университета Бекетов с 1865 г. читал лекции по физико-химии, издал (литографским способом) курс лекций и организовал в Харьковском университете физико-химическое отделение. Вслед за Бекетовым начали преподавание физической химии в других университетах России: Ф. М. Флавицкий (Казань, 1874 г.), В.Оствальд (Юрьев, теперь Тарту,1880 г.), И. А. Каблуков (Московский университет, 1886 г.).

Признание физической химии, как самостоятельной науки и учебной дисциплины, выразилось в учреждении в Лейпцигском университете (Германия) в 1887 г. первой кафедры физической химии во главе с Оствальдом и в основании там же первого научного журнала по физической химии. В конце XIX века Лейпцигский университет был центром развития физической химии, а ведущими физико-химиками являлись В. Оствальд, Вант-Гофф, Аррениус и Нернст. К этому времени определились три основных раздела физической химии — химическая термодинамика, химическая кинетика и электрохимия.

Историю физической химии в XX веке нет возможности изложить в кратком очерке. Поэтому будет дана лишь общая характеристика развития физической химии в XX веке. Если для XIX века было характерно изучение свойств веществ без учета структуры и свойств молекул, а также использование термодинамики как основного теоретического метода, то в XX веке на первый план выступили исследования строения молекул и кристаллов и приме­нение новых теоретических методов. Основываясь на крупнейших успехах физики в области строения атома и используя теоретические методы квантовой механики и статистической механики, а также новые экспериментальные методы (рентгеновский анализ, спектроскопия, масс-спектрометрия, магнитные методы и многие другие), физики и физико-химики добились больших успехов в изучении строения молекул и кристаллов и в познании природы химической связи и законов, управляющих ею. Большое развитие получила химическая кинетика, теперь конкретно, связываемая с исследованиями строения молекул и прочности связей между атомами в молекуле. Возникают и развиваются новые разделы физической химии (магнетохимия, радиационная химия, физическая химия высокополимеров, газовая электрохимия и др.).