Phương pháp nghiên cứu các chất trong vật lí và trong hóa học khác nhau ra sao?
Thuật ngữ “hóa lý” được đưa ra bởi Mikhail Vasilyevich Lomonosov vào năm 1752 khi giảng dạy cho sinh viên tại Saint Petersburg. Ông cho rằng: hóa lý là ngành khoa học dựa trên cơ sở vật lí nhằm giải thích các quá trình hóa học xảy ra khi các chất tương tác với nhau.
Ngay từ đầu thế kỉ XVIII, việc áp dụng các phương pháp vật lí vào nghiên cứu hóa học đã bắt đầu. Chỉ sau vài thập kỉ, hóa lý dần hình thành như một ngành khoa học độc lập. Nguyên nhân chủ yếu là do sự khác biệt trong cách xử lí và mô tả thí nghiệm giữa vật lí và hóa học, đặc biệt là mức độ sử dụng toán học.
Trong nghiên cứu các chất, bước đầu tiên là tìm hiểu tính chất, cấu trúc và sự biến đổi của chúng. Trong một thời gian dài, định luật bảo toàn khối lượng được xem là đặc trưng cơ bản của hóa học. Những nỗ lực của Claude Louis Berthollet nhằm tìm mối liên hệ giữa khối lượng và tính chất của chất đã không được các nhà khoa học đương thời đánh giá đúng mức.
Sự khác biệt về phương pháp nghiên cứu đã khiến các nhà hóa học và vật lí gặp khó khăn trong việc trao đổi và thống nhất quan điểm. Vì vậy, John Dalton và Joseph Louis Gay-Lussac đã không hoàn toàn hiểu nhau, và giả thuyết của Amedeo Avogadro cũng không được giới hóa học đương thời công nhận ngay.
Đầu thế kỉ XIX, Humphry Davy, Jöns Jacob Berzelius và nhiều nhà khoa học khác đã tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm về sự điện phân dung dịch, từ đó hình thành những cơ sở đầu tiên của điện hóa học.
Nhiều công trình nghiên cứu cũng đã tìm cách thiết lập mối liên hệ giữa tính chất vật lí và thành phần, cấu trúc của chất. Ví dụ:
- Nhiệt dung riêng của nguyên tố phụ thuộc vào khối lượng nguyên tử.
- Nhiệt độ sôi của hợp chất hữu cơ phụ thuộc vào thành phần, đặc biệt là số nguyên tử cacbon.
Dần dần, một ngành khoa học mới được hình thành, dựa trên các quy luật chung nhằm giải thích cấu trúc và sự biến đổi hóa học của các chất trong những điều kiện khác nhau — đó chính là hóa lý. Ngành này sử dụng cả phương pháp lí thuyết và thực nghiệm của vật lí để nghiên cứu các hiện tượng hóa học.
Từ đó, nhiều lĩnh vực quan trọng đã ra đời:
- Nhiệt hóa học: nghiên cứu hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học.
- Điện hóa học: nghiên cứu các phản ứng xảy ra dưới tác dụng của dòng điện.
- Ngoài ra còn có các học thuyết về dung dịch, tốc độ và cơ chế phản ứng, cấu trúc nguyên tử,…
Sự phát triển của hóa lý gắn liền với việc ra đời của tạp chí chuyên ngành vào năm 1887, do Wilhelm Friedrich Ostwald và Jacobus Henricus van ‘t Hoff sáng lập, góp phần thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của lĩnh vực này.
Câu hỏi:
- Hóa lý nghiên cứu những vấn đề gì? Nó khác với các ngành khác của hóa học ở điểm nào?
- Vì sao có thể nói vật lí là cơ sở lí thuyết của hóa học?