Ova knjiga pisana je za potrebe studenata fizičke hemije prema programu predmeta Opšti kurs fizičke hemije koji studenti slušaju na prvoj godini Fakulteta za fizičku hemiju u Beogradu. U tome je i specifičnost njenog sadržaja u odnosu na većinu postojećih udžbenika fizičke hemije. Naime, kroz Opšti kurs fizičke hemije studenti se upoznaju sa osnovnim pojmovima i principima fizičke hemije kako bi na višim godinama mogli uspešno da prate specijalističke kurseve kao što su atomska i molekulska spektrohemija, elektrohemija, hemijska kinetika, radiohemija, fizička hemija fluida, fizička hemija čvrstog stanja, biofizička hemija i dr. Stoga su poglavlja čiji se sadržaj odnosi na ove predmete izostavljena, jer za njih postoje posebni udžbenici na Fakultetu za fizičku hemiju. I pored toga svakako da ovaj udžbenik može da posluži uz odgovarajuće dopune i studentima drugih fakulteta kao i svima onima kojima su potrebna opšta znanja iz oblasti fizičke hemije, a kojih je mnogo, s obzirom na interdisciplinarnost ove nauke.
Knjiga je napisana za studente Fakulteta za fizičku hemiju u nedostatku odgovarajuće literature na našem jeziku. Prevodi klasičnih udžbenika autora Glestona, Mura i Egerta i Hoka izdati su još u vreme kada je autor počeo da studira fizičku hemiju, pre više od tri decenije.
Za osnov ove knjige uzet je program predmeta Opšti kurs fizičke hemije koji je dugi niz godina predavao akademik Milenko Sušić, a koji je posle njegovog odlaska u penziju preuzeo autor. Materijal za udžbenik odabran je prema sopstvenom iskustvu autora iz procesa nastave i u skladu sa savremenim znanjima i literaturi iz ove oblasti. Izložen je u logičkom redosledu kao i u većini drugih udžbenika fizičke hemije. Prva glava se odnosi na osobine gasovitog stanja materije, kao najjednostavnijeg. Zatim sledi poglavlje koje se odnosi na energetske promene koje prate fizičke i hemijske procese. Uvedeni su i objašnjeni samo oni pojmovi i principi koji su potrebni za praćenje ostalog dela teksta, a koji su osnov za predmet Hemijska termodinamika koju studenti fizičke hemije slušaju na drugoj godini. Zatim slede poglavlja o najvažnijim osobinama tečnog i čvrstog stanja, kao i tečnih kristala i staklastog stanja kao prelaznih stanja. Ovo je jedan od retkih udžbenika koji ravnopravno sadrži i poglavlje o gasnoj plazmi, četvrtom agregatnom stanju materije čiji se značaj ne bi smeo zanemarivati. Sledi poglavlje o klasičnim fizičkohemijskim osobinama materije koje su u vezi sa strukturom molekula. Uslovi ravnoteža faza, njihove osobine i dijagrami stanja izloženi su prvo za jednokomponentne, zatim za dvokomponentne i konačno za trokomponentne sisteme. Sledeće se objašnjavaju pojave adsorpcije, posle čega sledi poglavlje o koloidnim sistemima i makromolekulima čije je ponašanje primarno određeno pojavama na granici faza.
U čitavom tekstu autor se trudio da dosledno primenjuje Međunarodni sistem veličina i jedinica (skraćeno .SI) i nomenklaturu i simbole koji su preporučeni od Međunarodne unije za čistu i primenjenu hemiju (IUPAC) i fiziku (IUPAP), pogotovo što je ovo osnovni kurs kroz koji studenti praktično uče azbuku fizičke hemije.
Udžbenik ne sadrži numeričke primere i zadatke, sem u slučajevima kada je to bilo nužno za objašnjenje i razumevanje pojedinih oblasti. Postoji Zbirka zadataka iz opšteg kursa fizičke hemije, autora U. Mioč i R. Hercigonje koja u potpunosti prati numeričkim primerima sva poglavlja sadržana u ovom udžbeniku. Da bi se izloženi materijal što bolje objasnio i približio čitaocima, veoma često je praćen ilustrativnim primerima iz svakodnevnog života.
Na kraju autor izražava zahvalnost recenzentima prof. Ubavki Mioč i prof. Nadeždi Petranović koje su vrlo pažljivo pročitale udžbenik i svojim primedbama i sugestijama doprinele kvalitetu njegovog krajnjeg sadržaja. Naravno i pored najveće pažnje tokom pisanja i pripreme udžbenika za štampu u njemu će se naći i poneka greška, pa će autor sa zahvalnošću primiti sve primedbe i kritike kako bi sledeće izdanje bilo što kvalitetnije.
Beograd, juna 2000. god.
Autor
Sadržaj
0. UVOD
0.1. Fizička hemija – prva interdisciplinarna nauka
0.2. Fizička hemija kod nas
1. GASNO STANJE
1.1. Idealno gasno stanje
1.1.1. Gasni zakoni
1.1.2. Jednačina idealnog gasnog stanja
1.1.3. Smeše gasova
1.2. Kinetička teorija gasova
1.2.1. Pritisak gasa
1.2.2. Bojlov, Avogadrov i Daltonov zakon prema kinetičkoj teoriji
1.2.3. Temperatura prema kinetičkoj teoriji
1.2.4. Maksvelova raspodela brzina
1.2.4.1. Različite brzine molekula
1.2.4.2. Eksperimentalno određivanje brzine molekula
1.2.5. Braunovsko kretanje i određivanje Avogadrove konstante
1.2.6. Broj sudara i srednji slobodni put molekula
1.3. Transportne osobine gasova
1.3.1. Efuzija
1.3.2. Difuzija
1.3.3. Viskoznost
1.3.4. Toplotna provodljivost
1.4. Princip jednake raspodele energije
1.5. Realno gasno stanje
1.5.1. Odstupanja od idealnog gasnog stanja
1.5.2. Kompresioni faktor
1.5.3. Van der Valsova jednačina
1.5.4. Prevođenje gasova u tečno stanje, kritično stanje
1.5.5. Izoterme prema Van der Valsovoj jednačini
1.5.6. Redukovane veličine i princip korespodentnih stanja
1.5.7. Druge jednačine realnog gasnog stanja
2. TERMODINAMIKA
2.1. Prvi zakon termodinamike
2.1.1. Osnovni termodinamički pojmovi
2.1.2. Rad, toplota i energija
2.1.3. Formulacija prvog zakona termodinamike
2.1.4. Osobine pravog diferencijala
2.1.5. Unutrašnja energija
2.1.6. Rad
2.1.6.1. Mehanički rad
2.1.6.2. Zapreminski rad
2.1.7. Toplota i entalpija
2.1.7.1. Toplotni kapacitet
2.1.7.2. Džulov eksperiment
2.1.7.3. Razlika toplotnih kapaciteta u idealnom gasnom stanju
2.1.8. Reverzibilni procesi 2.1.8.1. Reverzibilni rad širenja
2.1.9. Adijabatski procesi
2.1.9.1. Ireverzibilno adijabatsko širenje 2.1.9:2. Reverzibilno adijabatsko širenje
2.2. Termohemija
2.2.1. Osnovni pojmovi
2.2.2. Kalorimetrija
2.2.3. Entalpije fizičkih promena
2.2.4. Entalpije hemijskih promena
2.2.5. Termohemijski zakoni
2.2.6. Energija veze
2.2.7. Uticaj temperature na toplotu hemijske reakcije
2.3. Drugi zakon termodinamike
2.3.1. Spontani procesi
2.3.2. Efikasnost toplotne mašine
2.3.3. Karnoova teorema
2.3.4. Kamoov ciklus
2.3.5. Termodinamička temperaturska skala
2.4. Entropija
2.4.1. Definicija entropije
2.4.2. Promena entropije u reverzibilnim procesima
2.4.3. Promena entropije u ireverzibilnim procesima
2.4.4. Određivanje promene entropije
2.4.4.1. Promena entropije pri promeni faza
2.4.4.2. Promena entropije idealnog gasa
2.4.4.3. Promena entropije sa promenom temperature
2.4.4.4. Promena entropije sa promenom zapremine i pritiska
2.4.4.5. Entropija mešanja
2.4.4.6. Termodinamičke jednačine stanja
2.4.5. Statistička definicija entropije
2.4.6. Gibsove jednačine
2.4.7. Razlika toplotnih kapaciteta različitih supstancija
2.4.8. Džul-Tomsonov efekat
2.4.9. Postizanje niskih temperatura
2.5. Gibsova i Helmholcova slobodna energija
2.5.1. Termodinamički uslovi za reverzibilne i ireverzibilne procese u zatvorenim sistemima
2.5.2. Helmholcova slobodna energija
2.5.3. Gibsova slobodna energija
2.5.4. Gibs-Helmholcova jednačina
2.5.5. Parcijalne molarne veličine
2.5.6. Hemijski potencijal
2.5.6.1. Zavisnost hemijskog potencijala od temperature i pritiska, Gibs-Helmholcova jednačina za otvoren sistem
2.5.6.2. Hemijski potencijal čiste supstancije
2.5.7.1. Fugasnost
2.6. Hemijska ravnoteža
2.6.1. Zakon o dejstvu masa
2.6.2. Van’t Hofova reakciona izoterma
2.6.3. Van’t Hofova reakciona izohora
2.6.4. Termodinamički uslov i položaj hemijske ravnoteže
3. TEČNO STANJE
3.1. Unutrašnji pritisak
3.2. Napon pare
3.2.1. Latentna toplota isparavanja i tačka ključanja
3.2.2. Zavisnost napona pare od temperature
3.2.3. Zavisnost napona pare od pritiska
3.3. Površinski napon
3.3.1. Površinski napon i površinska energija
3.3.2. Ugao dodira, athezioni i kohezioni rad
3.3.3. Razastiranje tečnosti
3.3.4. Površinski napon i razlika pritisaka, kapilarnost
3.3.5. Površinski napon i napon pare
3.3.6. Zavisnost površinskog napona od temperature
3.3.7. Merenje površinskog napona
3.4. Viskoznost tečnosti
3.4.1. Zakonitosti viskoznog toka i određivanje koeficijenta viskoznosti
3.4.2. Zavisnost viskoznosti od temperature i pritiska
3.5. Tečni kristali
3.6. Staklasto stanje
4. ČVRSTO STANJE
4.1. Opšte osobine čvrstog stanja
4.1.1. Vrste kristala
4.2. Toplotni kapaciteti kristala
4.3. Simetrija kristala
4.3.1. Kristalne rešetke i elementarne ćelije
4.3.2. Milerovi indeksi
4.4. Ispitivanje unutrašnje građe kristala
4.4.1. Difrakcija X-zracima
4.4.2. Bragova jednačina i Bragov metod
4.4.3. Debaj-Šererov metod
5. STANJE GASNE PLAZME
5.1. Karakteristike gasne plazme
5.1.1. Debajev radijus
5.1.2. Plazmena frekvencija
5.1.3. Kriterijum za postojanje plazme
5.1.4. Postojanje plazme u prirodi
6. FIZIČKE OSOBINE I STRUKTURA MOLEKULA
6.1. Molarna zapremina
6.2. Parahor
6.3. Refrakcija
6.3.1. Indeks prelamanja
6.3.2. Molarna refrakcija
6.3.3. Disperzija refrakcije
6.4. Električne osobine molekula
6.4.1. Molarna polarizacija nepolarnih molekula
6.4.2. Polarizacija i refrakcija
6.4.3. Refrakcija jona
6.4.4. Molarna polarizacija polarnih molekula
6.4.5. Određivanje dipolnih momenata
6.4.6. Dipolni momenti veza i molekula
6.4.7. Zavisnost polarizacije od frekvencije
6.4.8. Kerov efekat
6.5. Magnetne osobine molekula
6.5.1. Dijamagnetizam
6.5.2. Paramagnetizam
6.5.3. Poređenje električnih i magnetnih osobina
6.6. Apsorpcija zračenja
6.6.1. Lamber-Berov zakon
6.6.2. Boja i struktura molekula
6.7. Optička aktivnost
6.7.1. Specifična rotacija
6.7.2. Magnetna rotacija
7. RAVNOTEŽA FAZA: JEDNOKOMPONENTNI SISTEMI
7.1. Opšti uslovi ravnoteže faza
7.1.1. Faza, komponenata i stepen slobode
7.1.2. Uslovi ravnoteže faza
7.1.3. Pravilo faza
7.2. Dijagrami faza
7.2.1. Dijagrami stanja jednokomponentnih sistema
7.2.2. Ravnoteža čvrsto-para
7.2.3. Ravnoteža tečno-gasovito
7.2.4. Ravnoteža čvrsto-tečno
7.2.5. Dijagrami faza za vodu
7.2.6. Dijagram faza za led
7.2.7. Dijagram faza za ugljen-dioksid
7.2.8. Dijagram faza za sumpor (enantiotropija i monotropija)
7.2.9. Dijagram faza ugljenika
8. DVOKOMPONENTNI SISTEMI: RAZBLAŽENIRASTVORI
8.1. Koligativne osobine
8.1.1. Sniženje napona pare
8.1.2. Povišenje tačke ključanja
8.1.3. Sniženje tačke mržnjenja
8.1.4. Osmoza
8.1.4.1. Osmoza i osmotski pritisak
8.1.4.2. Van’t Hofova jednačina i osmotski pritisak
8.1.4.3. Polupropustljive membrane
8.1.4.4. Teorije osmotskog pritiska
8.1.4.5. Primena osmotskog pritiska
8.2. Rastvori gasova u tečnostima
8.2.1. Rastvorljivost gasova i Henrijev zakon
9. DVOKOMPONENTNI SISTEMI: RASTVORI
9.1. Potpuno mešljive tečnosti
9.1.1. Idealni rastvori
9.1.2. Raulov zakon, napon pare idealnih rastvora
9.1.3. Zavisnost napona pare od sastava pare
9.1.4. Tačka ključanja idealnih rastvora
9.1.5. Frakciona destilacija
9.1.6. Neidealni rastvori
9.2. Delimično mešljive tečnosti
9.3. Potpuno nemešljive tečnosti 9.3.1. Zakon raspodele i ekstrakcija
9.4. Dvokomponentni sistemi sa izdvajanjem čvrste faze
9.4.1. Komponente potpuno mešljive u tečnom stanju, a nemešljive u čvrstom stanju (sistemi sa prostim eutektikumom)
9.4.2. Sistemi sa prostim eutektikumom i prelaznom tačkom
9.4.3. Komponente mešljive u tečnom stanju, a u čvrstom stanju grade jedinjenje sa kongruentnom tačkom topljenja
9.4.4. Komponente mešljive u tečnom stanju, a u čvrstom stanju grade jedinjenje sa nekongruentnom tačkom topljenja
9.4.5. Komponente potpuno mešljive u čvrstom stanju
9.4.5.1. Krive tačke mržnjenja ne pokazuju ni minimum ni maksimum, frakciona kristalizacija
9.4.5.2. Krive tačke mržnjenja pokazuju minimum
7.3.4.5.3. Krive tačke mržnjenja pokazuju maksimum
9.4.6. Komponente potpuno mešljive u tečnom, a delimično mešljive u čvrstom stanju
9.4.6.1. Sistem sa eutektičkom tačkom
9.4.6.2. Sistem sa peritektičkom tačkom
9.4.7. Komponente mešljive u čvrstom stanju, a grade i jedinjenje
9.4.8. Komponente mešljive i u tečnom i u čvrstom stanju, ali se dešavaju promene u čvrstom rastvoru
9.4.9. Komponente delimično mešljive u tečnom, a nemešljive u čvrstom stanju
9.4.10. Komponente nemešljive i u tečnom i u čvrstom stanju
10. TROKOMPONENTNI SISTEMI
10.1. Tri potpuno mešljive tečnosti
10.2. Delimično mešljive ternerne tečnosti
10.2.1. Jedan par delimično mešljivih tečnosti
10.2.2. Dva para delimično mešljivih tečnosti
10.2.3. Tri para delimično mešljivih tečnosti
10.3. Sistemi dve čvrste i jedne tečne komponente
10.3.1. Očvršćavaju samo čiste komponente
10.3.2. Stvaranje binernih jedinjenja
10.3.3. Stvaranje ternernih jedinjenja
10.3.4. Stvaranje čvrstih rastvora
10.3.5. Delimično mešljive čvrste faze
10.4. Prostorni fazni dijagram trokomponentog sistema sa izdvajanjem čvrstih faza
11. ADSORPCIJA
11.1. Adsorpcija na čvrstoj površini
11.1.1. Vrste adsorpcije: fizička i hemijska adsorpcija
11.1.2. Adsorpcione ravnoteže
11.1.3. Adsorpcione izoterme
11,2. Adsorpcija na površini tečnosti
11.2.1. Gibsova adsorpciona izoterma
11.2.2. Površinski fdmovi
11.2.3. Primena adsorpcije
12. KOLOIDI I MAKROMOLEKULI Disperzni sistemi
12.1. Koloidni sistemi
12.1.1. Dijaliza i ceđenje
12.1.2. Braunovo kretanje i difuzija
12.1.3. Optičke osobine
12.1.4. Elektroforeza i elektroosmoza
12.1.5. Liofilni i liofobni koloidi
12.1.6. Struktura liofobnih čestica
12.1.7. Koagulacija liofobnih solova
12.1.8. Stabilnost liofilnih koloida
12.1.9. Dobijanje koloida
12.1.10. Značaj koloida
12. 2. Makromolekuli
12.2.1. Vrste makromolekula
12.2.1.1. Prirodni makromolekuli
12.2.1.2. Sintetički makromolekuli
12.2.2. Dobijanje polimera
12.2.3. Struktura polimera
12.2.4. Srednja molarna masa
12.2.5. Osmotski pritsak
12.2.6. Viskoznost polimera
12.2.7. Sedimentacija
12.2.8. Rasejanje svetlosti
PRILOZI LITERATURA
REGISTAR
0. Uvod
0.1. Fizička hemija − prva interdisciplinarna nauka
Fizika i hemija su se odvojile u nezavisne nauke relativno kasno, ali su ostale uvek u bliskoj vezi, s obzirom da je za rešavanje mnogih problema u hemiji bilo potrebno koristiti metode i principe fizike. Tu neizbežnu povezanost zapazio je još tokom osamnaestog veka Mihail Lomonosov (1711-1765), poznati ruski pesnik, fizičar i hemičar, koji je za područje u kome se problemi fizike i hemije preklapaju i prožimaju prvi upotrebio termin fizička hemija. U godišnjem izveštaju Peterburške akademije nauka iz 1751. se navodi da je Lomonosov držao predavanja studentima iz osnova fizičke hemije i to četiri časa nedeljno. Godinu dana kasnije je napisao knjigu pod naslovom „Uvod u pravu fizičku hemiju“ u kojoj daje definiciju ove nauke, koja se može prihvatiti i danas. Naime po Lomonosovu je „fizička hemija nauka koja objašnjava, na osnovu postavki i iskustava fizike, uzroke onoga što se dešava u hemijskim operacijama u složenim telima“.
U to vreme su se mnogi fizičari kao Volta (A. Volta, 1745-1827), Faradej (M. Faraday, 1791-1867), Arenijus (S. Arrhenius, 1859-1927), Avogadro (A. Avogadro, 1776-1856), Gej Lisak(J. Gay-Lussac, 1778-1850) i drugi povremeno bavili problemima hemije, a opet mnogi hemičari kao Devi (H. Davy, 1778-1829), Le Šatelije (H. le Chatelier, 1850-1936), Dima (J. Dumas, 1800-1884), Bercelijus (J. Berzelius, 1779-1848), Mendeljejev (D. Mendeleev), Bunzen (R. Bunsen, 1811-1899) i drugi, problemima fizike. Ali, dok većina hemičara posebno organičara nije bila zainteresovana za teoriju, sem kada je to bilo potrebno za rešavanje konkretnih problema i fizičari su potcenjivali značaj tada uglavnom deskriptivne hemije. Tako je stvoreno polje za istraživače koji su bili spremni da poznate fizičke principe i zakonitosti primene na objašnjenje i predviđanje hemijskih promena i zakona. Iz te dvojnosti prilaženja problemima ovih bliskih prirodnih nauka, nastala je, moglo bi se reći, filozofija hemije − fizička hemija.
Međutim, često se u literaturi, posebno zapadnoj, navodi da je fizička hemija počela da se razvija kao prva interdisciplinarna, samostalna nauka tek više od stotinu godina kasnije. Kao početak razvoja fizičke hemije kao nauke označava se izlazak časopisa „Zeitschrift fur Physikalische Chemie“, 1887. godine, čiji su editori bili hemičar Ostvald (Wilhelm Ostwald, 1886-1943) iz
Lajpciga, švedski fizičar Arenijus (Svante August Arrhenius) i holanđanin Van’t Hof (Jacobus Henricus van’t Hoff, 1852-1911), koji se već tada smatrao fizikohemičarem. Svi su kasnije dobili Nobelove nagrade. U ovom časopisu su, u prvoj godini njegovog izlaženja, publikovani čuveni radovi Arenijusa o elektrolitičkoj disocijaciji i Van’t Hofa o termodinamici rastvora. Ostvald se bavio ispitivanjima u oblasti hemijske ravnoteže, hemijske kinetike i rastvora i napisao je prvi udžbenik fizičke hemije. On je ukazao na pionirski rad Gibsa (J. W. Gibbs, 1839-1903) i prvi je nominovao Ajnštajna (A. Einstein, 1879-1955) za Nobelovu nagradu. Iznenađujuće je bio protiv atomističke teorije materije i nije prihvatao postojanje atoma i molekula sve do 1908. Za razvoj fizičke hemije toga doba bilo je i objavljivanje Van’t Hofove knjige „Studija hemijske dinamike“, 1884. godine. Ostvald, Van’t Hof i Arenius se generalno smatraju osnivačima fizičke hemije.
Mnoga otkrića koja po svojoj prirodi pripadaju fizičkoj hemiji, međutim desila su se još i ranije od navedene godine u devetnaestom veku. Tako se Robeit Bojl (R. Boyle, 1627-1691) još tokom sedamnaestog veka bavio istraživanjima iz oblasti fizičke hemije, a u svojoj čuvenoj knjizi „Fizičkohemijske nedoumice i paradoksi“ čak je upotrebio i sam termin za ovu nauku.U osamnaestom veku su se Blek (J. Black, 1728-1799) u Škotskoj i Lavoazije (A. Lavoisier, 1743-1794) u Francuskoj takođe bavili istraživanjima koja se mogu uvrstiti u fizičku hemiju. Stoga se pomenuta 1887. godina može smatrati godinom ne početka već punog razvitka fizičke hemije.
U početku je fizička hemija obuhvatala hemijsku statiku (nauka o ravnotežama) i dinamiku (reakciona kinetika), energetske promene kroz termodinamiku, a iz fizike je preuzela kinetičku teoriju materije. Kasnije se razvio čitav niz novih disciplina kao što su elektrohemija, fotohemija, spektrohemija, radiohemija, nuklearna hemija, radijaciona hemija, koloidna hemija, kvantna hemija, hemijska fizika, kosmohemija, a danas i niz drugih savremenih disciplina kao biofizička hemija, fizička hemija životne sredine, fizička hemija plazme i druge. Nastanak, razvoj kao i granjanje novih disciplina dešava se intenzivno i danas.
Razvijajući se kao nezavisna i samostalna nauka sa sopstvenim obeležjima, fizička hemija ima zadatak da formuliše opšte zakonitosti i principe različitih hemijskih promena i procesa kao i da sa teorijskog aspekta objasni eksperimentalno zapažene pojave i procese. Fizička hemija proučava fizičke principe koji određuju osobine i ponašanje materije u različitim agregatnim stanjima u zavisnosti od hemijskih osobina i uslova pod kojim se materija nalazi kao i njihovo uzajamno dejstvo. Posmatranjem eksperimentalnih događaja, fizička hemija otkriva zakonitosti pod kojima se posmatrane pojave dešavaju, a merenjem osnovnih makroskopskih osobina materije mogu se dobiti podaci o njenim mikroskopskim osobinama: veličini molekula, njihovoj strukturi, raspodeli naelektrisanja, njihovoj pokretljivosti itd. Pri tome sam sistem može da se proučava sa makroskopskog ili mikroskopskog stanovišta. Mikroskopski pristup se bazira na ispitivanju pojava i interakcija na atomskom i molekulskom nivou, a suprotno tome pri makroskopskom pristupu se proučavaju opšte osobine materije u različitim agregatnim stanjima, bez korišćenja atomskog i molekulskog koncepta. Pojam hemijska fizika označava one aspekte fizičke hemije koji proučavaju pojave na molekulskoin nivou. Fizička hemija obuhvata saznanja onih svojstava materije koja su u vezi sa transformacijama materije kao i odgovarajućim energetskim promenama. Izvodeći na egzaktnoj osnovi najopštije relacije, fizička hemija sa ostalim naukama doprinosi jedinstvenom pogledu na suštinu sveta, a razvija se uporedo sa razvojem eksperimentalne tehnike i tehnologije. Naime, u drugoj polovini dvadesetog veka došlo je do razvoja raznih novih eksperimentalnih tehnika zasnovanih na ranije poznatim principima ili potpuno novo otkrivenim. Tako su se razvile nove metode kao što su različite hromatografske metode, spektrometrija mase sa različitim jonskim izvorima, metode termijske analize, automatska spektrofotometrija i rendgensko-strukturna analiza, magnetna rezonancija jezgara i elektrona (NMR i EPR), laserski izvori svetlosti (posebno ultrabrzi laseri čije korišćenje otvara nove mogućnosti u ispitivanju hemijskih reakcija), poluprovodnički brojači zračenja itd.
Veliki doprinos većoj mogućnosti primene mnogih tehnika dao je razvoj računarske tehnike. Pojava moćnih računarskih sistema je omogućila izvanredno povećanje brzine sakupljanja podataka, obrade rezultata kao i poboljšanje kvaliteta, pre svega pouzdanosti merenja.
0.2. Fizička hemija kod nas
Samo šesnaest godina posle pokretanja prvog časopisa fizičke hemije, 1903. godine na Velikoj školi u Beogradu uvedena je fizička hemija kao zvanični predmet čiji je prvi nastavnik bio tek izabrani docent Miloje Stojiljković (1873-1962). Prof. Stojiljković je po završetku Velike škole u Beogradu svoje školovanje nastavio u inostranstvu kod velikih naučnika kao što su Ostvald, Van’t Hof, Nerst (W. Nemst, 1864-1941), Guj (P. A. Guye) i drugi. Doktorat filozofije − fizičkohemijsku grupu, odbranio je 1902. kod prof. Guja, posle čega se vraća u zemlju gde ima najvećeg udela u razvoju i popularizaciji nove, perspektivne nauke kod nas, kao i obrazovanju kadrova iz ove oblasti. Godine 1905. Velika škola prerasta u Univerzitet na kome on nastavlja da radi kao docent fizičke hemije. Fizičko-hemijski zavod osniva se 1908. godine čime se teorijska nastava dopunjuje laboratorijskom i stvaraju mogućnosti za naučnoistraživački rad.
Nastava fizičke hemije koju je izvodio prof. Stojiljković sastojala se od pet časova predavanja i četiri časa vežbanja nedeljno, a obuhvatala je hemijsku statiku sa elektrohemijom, fizičko-hemijsku stehiometriju sa stereohemijom i hemijsku dinamiku sa termohemijom. Fotoheinija, radiohemija i osnovi atomistike su povremeno uključivani u njegova predavanja. Kroz nastavu koja je koncipirana po ugledu na Lajpcišku školu, prošlo je mnogo studenata među kojima i poznata iinenakao što su profesori: Dragoljub Jovanović, Sreten Šljivić, Pavle Savić, Slobodan Ristić i dr. Nastava je kasnije dopunjavana i usavršavana korišćenjem i drugih izvora (Nerst, Guj, Peren, Lozanić), kao i drugim oblastima kao npr. koloidnom hemijom za koju se prof. Stojiljković posebno interesovao. Eksperimentalni deo je obuhvatao oko trideset vežbi koje je prof. Stojiljković dugo sam izvodio, dok je ispit obavezno obuhvatao jedan eksperimentalni zadatak, kao i pismeni i usmeni deo. Vežbe su uglavnom obuhvatale upoznavanje osnovnih fizičko-hemijskih metoda za određivanje atomskih i molekulskih masa, površinskog napona, viskoziteta, refrakcije, optičke aktivnosti, električne provodljivosti rastvora, elektromotorne sile galvanskih elemenata, toplote sagorevanja itd. Vežbe su bile koncipirane po poznatom delu Ostvalda ,,Physikalische chemische messungen“. Literatura je uglavnom bila na nemačkom i francuskom jeziku. Jedina literatura na našem jeziku bila su litografisana skripta sa predavanja prof. Stojiljkovića, litografisani Praktikum prof. Savića i prevod Borove (N. Bohr, 1885-1962) teorije S. Ristića.
Prvi svetski rat je zaustavio rad Fizičko-hemijskog zavoda, a u periodu između I i II svetskog rata dolazi do reorganizacije Filozofskog fakulteta u 28 grupa koje su se odnosile na prirodne i društvene nauke. Hemijsko-fizička grupa Va, sa Fizičkom hemijom kao glavnim predmetom bila je preteča Fizičkohemijske grupe. Kao ,,ukazni“ asistenti na ovoj grupi rade P. Savić i S. Ristić. U tom periodu na Tehničkom fakultetu u Beogradu rade Nikola Pušin (1875-1947) i Panta Tutundžić (1900-1964). Prvi se bavio višefaznim sistemima vode i rastvora na višim pritiscima, dok je rad profesora Tutundžića bio iz oblasti teorijske i tehničke elektrohemije. Prof. Pušin je 1930. godine pokrenuo „Glasnik hemijskog društva“ čiji je urednik bio do smrti.
Posle II svetskog rata dolazi do naglog razvoja fizičke hemije i to kako u nastavi tako i u istraživanju. U periodu 1945/46. Univerzitet se reorganizuje, a Va grupa prerasta u samostalnu Fizičko-hemijsku grupu, III grupu, na Filozofskom fakultetu. Prirodno-matematički fakultet sa većim brojem katedri. od kojih je jedna Katedra za fizičku hemiju (IV grupa), odvaja se 1947. godine od Filozofskog fakulteta. Fizička hemija ne samo što prerasta u samostalnu grupu već njena nastava počinje da se izvodi i na drugim fakultetima, između dva rata na Tehnološko-metalurškom, a kasnije i na Farmaceutskom fakultetu. Posle II svetskog rata se uvodi kao predmet i na Poljoprivrednom, Rudarsko-geološkom i Veterinarskom fakultetu. Godinu dana posle osnivanja Prirodno-matematičkog fakulteta, 1948. godine se osniva Institut za nuklearne nauke u Vinči kojim rukovodi prof. Pavle Savić. Ovaj Institut sredinom pedesetih godina postaje jedan od vodećih nuklearnih centara u svetu.
Posle odlaska prof. Stojiljkovića u penziju, novi šef Katedre za fizičku hemiju postaje prof. Pavle Savić, sa svojim značajnim naučnim iskustvom stečenim u pariskom Institutu za radijum i moskovskom Institutu fizičkih problema. To je period naglog razvoja fizičke hemije kod nas. U nastavu se uvode novi predmeti kao što su atomistika, fizičko-hemijska merenja, spektrohemija, elektrohemija, Hemijska kinetika, termohemija i radiohemija.
Pored prof. Savića zasluge za uvođenje i razvoj ovih disciplina fizičke hemije kako u nastavi tako i istraživanju imaju prof. Slobodan Ristić, prof. Slobodanka Veljković, prof. Milenko Šušić, prof. Vladimir Vukanović i prof. Slobodan Ribnikar.
Prvi doktorat na Katedri za fizičku hemiju odbranjen je 1958. godine, a treći stepen studija − poslediplomske studije su uvedene 1961. godine. Ova godina je značajna i zbog useljavanja Prirodno-matematičkog fakulteta u novu zgradu na Studentskom trgu. Reorganizacijom Fakulteta 1971. godine osnivaju se samostalne nastavno-naučne jedinice. Fizička hemija (IV grupa) i Hemija (V grupa) postaju Odsek za hemijske i fizičko-hemijske nauke. Bivše katedre hemije i fizičke hemije prerastaju u Institute, a svaki Institut formira po pet katedri. Konačnom transformacijom 1990. godine, Prirodno-matematički fakultet prerasta u šest samostalnih fakulteta kada nastaje i Fakultet za fizičku hemiju.