物理化学与传统化学有什么关系，与物理又有什么关系？
物理化学与传统化学：从“是什么”到“为什么”的升华
“传统化学”，如果从历史发展的脉络来看，我们可以将其理解为在相对早期阶段，人类对物质及其变化的认识。它更多的是一种经验性的、描述性的学科。想想古代炼金术士，他们通过反复试验，观察颜色的变化、物质的聚集、气体的产生，来试图理解并改造物质。到了近代化学早期，像拉瓦锡这样的先驱，通过精确的称量和实验，确立了质量守恒定律，奠定了定量化学的基础。
这个时期的化学，主要关注的是：
物质的性质： 什么物质是酸？什么是碱？金属有哪些共同特征？
物质的变化： 如何合成新的化合物？如何分离混合物？反应是如何进行的（宏观上看）？
反应的定性描述： 反应是吸热还是放热？反应速率快慢？
然而，这种描述性的研究往往无法深入解释“为什么”这些现象会发生。为什么某些反应会发生，而另一些不会？为什么反应速率会有如此大的差异？为什么物质会有特定的颜色或状态？这些深层次的问题，单靠纯粹的经验观察和宏观描述是难以解答的。
这时，物理学就发挥了至关重要的作用。随着物理学，特别是热力学、电动力学和量子力学等领域的飞速发展，人们开始意识到，物质的宏观性质和变化，其根源在于微观粒子（原子、分子、离子）的行为以及它们之间相互作用的规律。
物理化学：运用物理学的工具与思想，深入理解化学现象
物理化学应运而生，它不是要取代传统化学，而是要为传统化学提供更深层的理论解释和更强大的研究工具。它将物理学的基本原理和方法，应用于化学问题的研究中，核心在于：
理解物质的微观结构和性质： 利用物理学中的原子模型、分子轨道理论、光谱学等，去理解物质的原子组成、化学键的性质、分子的几何形状以及它们如何影响物质的宏观性质（如熔点、沸点、溶解度、反应活性等）。
解释化学反应的机理和动力学： 通过热力学定律来分析反应的方向性、平衡和能量变化，例如，为什么一个反应在特定条件下会自发进行，或者反应的平衡点在哪里。通过化学动力学，利用物理学中描述速率过程的理论（如统计力学、碰撞理论、过渡态理论），来研究反应的速率、影响速率的因素（如温度、浓度、催化剂）以及反应的中间过程（反应机理）。
研究物质的相变和状态： 利用统计力学和相图等物理概念，来解释固、液、气三态之间的转变，以及固态物质的晶体结构对其性质的影响。
探索电化学现象： 将电动力学、热力学应用于电化学电池、电解等过程的研究，理解电能与化学能之间的转化。
利用光谱学等物理技术进行分析： 核磁共振谱（NMR）、红外谱（IR）、紫外可见谱（UVVis）、质谱（MS）等都是物理学发展带来的强大分析工具，它们能够提供关于分子结构、官能团、同位素组成等信息，极大地提高了化学分析的精确度和深度。
所以，可以说，物理化学是化学与物理学交叉融合的产物。它像一个桥梁，将微观的物理规律与宏观的化学现象连接起来。传统化学更多地关注“是什么”和“如何做”，而物理化学则进一步探索“为什么”以及“如何更精确地控制”。它使得化学研究从经验走向理论，从描述走向预测。
物理化学与物理：血脉相连的“兄弟”与“工具箱”
物理化学与物理学，可以说是一种非常亲近的“兄弟”关系，更准确地说，物理学为物理化学提供了理论框架、研究方法和分析工具。
理论框架： 物理学中的许多核心理论，直接构成了物理化学的基石。
热力学： 研究能量的转化和守恒、熵的概念、化学平衡的驱动力等，这直接催生了化学热力学。
统计力学： 将宏观的热力学性质与微观粒子的统计行为联系起来，为理解物质的性质（如比热、熵、自由能）提供了微观解释，也为化学动力学提供了基础。
量子力学： 解释了原子和分子的结构、化学键的形成、分子的光谱特性以及化学反应中的电子转移过程。没有量子力学，我们无法真正理解共价键的本质，或者为什么某些分子是稳定而另一些则不稳定。
电动力学： 解释了带电粒子（如离子）的行为，电场与物质的相互作用，这在电化学中至关重要。
研究方法： 物理学中的实验方法和思维方式，被物理化学家广泛采纳和发展。
定量测量： 强调精确测量，如精确测量反应速率、温度、压力、能量变化等，并进行数据分析和建模。
模型构建： 基于物理原理构建模型来描述化学过程，然后通过实验验证或修正这些模型。
实验设计： 借鉴物理学的严谨性，设计受控实验以隔离和研究特定因素对化学现象的影响。
分析工具： 物理学的发展直接催生了许多用于化学研究的先进分析仪器。
光谱仪： 如前面提到的NMR、IR、UVVis等，它们基于物质与电磁波的相互作用，是研究分子结构和反应过程的强大工具。
质谱仪： 利用物质的质量电荷比来分析其组成和结构。
X射线衍射仪： 用于确定晶体结构。
各种传感器和探测器： 用于测量电信号、温度、压力、流速等。
可以说，物理化学就像是物理学在化学领域的“应用版”或“延伸版”。它不是凭空出现的，而是建立在物理学已经取得的成就之上，并为化学这门学科注入了更深刻的理性认识和更强大的研究能力。物理学家可能不直接研究具体的化学反应速率，但他们发展出的统计力学却能帮助物理化学家解释为什么会有这样的速率。一个物理学家可能研究的是电磁波的性质，而一个物理化学家则利用这些知识去解释分子光谱，从而识别物质的成分。
总而言之，物理化学是传统化学向更深层次、更普适性原理迈进的必然产物，而物理学则是其理论根基和方法论的提供者。它们之间是相互依存、共同发展的关系。没有物理学的支撑，物理化学将是无源之水；而物理化学的研究也反过来促进了物理学理论的验证和发展，尤其是在物质科学领域。
网友意见
“传统化学”？莫不是指的炼金术？因为根据IUPAC对“纯粹化学”的定义，一个化学分支，必须能形成自己的理论。这种归纳再演绎的思路，就是物理学思想了。所以我感觉“物理化学”是比一般的化学多了些物理，是程度差别，不存在有没有的问题。把拉瓦锡算作是化学的起点的话，物理化学的起源估计可追溯到阿伦尼乌斯。有熟悉历史的读者请更正。
物理化学是应用物理方法研究化学问题。美国传统还把一些研究液体理论的人送给物理化学专业了。
传统的物理化学研究，包括化学反应过程中的热力学问题、化学反应中的动力学问题（kinetics/dynamics)、电化学、胶体化学、表面化学等。研究高压下的化学反应机理应该也算物理化学领域了吧。
化学物理学关注化学中的物理问题，国内从事这方面研究的人少，我只知道中科大有化学物理系。而且也没有一门课叫化学物理学。要从事化学物理相关研究，必须钻研相关的物理理论，如量子多体、量子散射、量子计算与量子信息、量子电动力学、统计力学等。主要研究方向有分子反应散射问题，实验装置跟AMO的实验装置有共通之处，如CalTech做化学物理研究的Okumura老爷爷和JILA做AMO的叶军一起合作过Science。Caltech也有化学物理专业，推荐去那边做暑研了解一番。化学物理也包括生物、溶液等问题，但偏重物理学，前沿研究有化学反应中的自发对称破缺、几何相等问题。做cavity QED调控化学反应、应用量子计算求解电子结构这种算CP还是PC有点存疑吧。
评论区有人提到严老师为代表的HEOM，对此严老师称：我们做的是跟化学有关的理论研究，不是理论化学研究（所以严老师在中科大的单位叫“化学理论中心）！-_-b
刚看了哈佛和多伦多大学也都有这个专业。摘抄U Toronto的描述：
Chemical Physics involves research at the interface of physics, mathematics, applied mathematics, computer science, and chemistry. It can be characterized as the quest to lay bare the underlying basic explanations of the structure and dynamics of molecular and bulk-matter systems, in terms of the interactions of atoms and molecules.
The subject matter includes themes such as:
- general behaviour of polymers, fluids and solids, biological macromolecules & nanoparticles
- molecular collisions and scattering theory
- coherent quantum processes
- non-linear chemical dynamics
- chemical processes at surfaces
- quantum structure of molecules
- reaction dynamics
- electron transfer processes
物理化学简单来说，就是用物理的方法来研究化学。在我看来，物理化学就是在试图探寻化学过程背后的物理本质。
比方说你在无机化学中学了阿伦尼乌斯方程，那么你知道从实验现象总结出来了这么个公式
那么这背后有什么深层次的含义呢？为何会有这么一种关系？
此外这种指数关系在化学中不止一次出现，比如饱和蒸汽压与温度的关系还有玻尔兹曼分布，这又是为什么？是否背后有更深层次的原理呢？
在无机化学、有机化学这些课程中，你学习到的内容大都是唯象的——也就是不用究其内在原因，而是用概括试验事实得到的物理规律。而在物理化学中，此时就是要逐步深入到内在本质，也就是要建立理论构架。就比如之前的阿伦尼乌斯方程，物理化学家们就建立了各种模型和理论来试图说明，比如分子碰撞理论、过渡态理论等等。李老师提到热力学的确很多有很多是唯象的，的确我用唯象和本质来区分过于莽撞了；但是无机化学中也会学习热力学，并且相对于物理化学中的热力学要唯象得多。可能很多时候物理化学的主要目的就是在追寻物理本质吧，而不是为了合成什么（顶多是给合成提供理论指导），这也是为何要学那么多量子力学之类的物理课程。
再比如在无机化学中会学到杂化轨道理论，此时可能你会有很多疑问，杂化到底是什么呢？而在物理化学里面就会开始探求本质，你就开始知道了轨道杂化只不过是原子轨道的线性组合；再往后深究就会发现出现更多可能颠覆你原本认知的知识了。
总的来说，化学的发展可以看成是先有各种实验现象，然后化学家们从中总结出了各种各样的经验公式和反应——唯象理论，最后物理化学家们再寻求这些唯象理论背后的本质原因。传统化学，比如无机化学和有机化学，还是在唯象的基础上，但是这是学习化学的必经之路——如果你直接从分子本质学起一定会彻底懵逼的；之后再与物理化学结合来寻求本质，就诞生了诸如物理有机化学这一类交叉学科。实际上现如今的科研，这几个学科都毕竟比较交融在一起了。哪怕做材料的，也需要研究材料的作用机理才能发比较好的文章。
以下这本《物理有机化学》是北京大学的王剑波老师编写的，当年他还赠送了我一本。
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