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La chimie physique est l’étude des bases physiques des systèmes chimiques et des procédés. En particulier, la description énergétique des diverses transformations fait partie de la chimie physique. Elle fait appel à des disciplines importantes comme la thermodynamique chimique (ou thermochimie), la cinétique chimique, la mécanique statistique, la spectroscopie et l’électrochimie.
Sont comptés parmi les phénomènes que la chimie physique essaie d'expliquer :
- les forces intermoléculaires qui déterminent les propriétés physiques des matériaux, telles la déformation plastique des solides et la tension superficielle des solides ;
- la cinétique chimique et la vitesse de réaction ;
- les propriétés des ions et la conductivité électrique des matériaux ;
- la chimie des surfaces et l'électrochimie des membranes ;
- la thermochimie : le transfert de chaleur, et plus généralement les échanges d'énergie, entre un système chimique et son environnement lors d'une transition de phase ou d'une réaction chimique ;
- les propriétés colligatives et leur emploi pour déterminer le nombre de particules en solution ;
- les nombres de phases, composantes et de degrés de liberté peuvent être reliés selon la règle des phases de Gibbs ;
- l'électrochimie et les piles électriques.