ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્ર (physical chemistry) : રાસાયણિક સંયોજનોની સંરચના, તેમના ભૌતિક ગુણધર્મો, તેમની પ્રક્રિયા કરવાની ક્રિયાવિધિ (mechanism) તથા રાસાયણિક સંયોજનોની વિવિધ જાતો (species) વચ્ચે પ્રક્રિયા થવાથી જોવા મળતા ઊર્જાના ફેરફારો સાથે સંકળાયેલ રસાયણશાસ્ત્રની શાખા. તેમાં ભૌતિકશાસ્ત્રના ખ્યાલો અને સિદ્ધાંતોનો રાસાયણિક ઘટનાઓ અંગે મોટી સંખ્યામાં પ્રાપ્ય અવલોકનાત્મક અથવા ગુણાત્મક (qualitative) માહિતીને માત્રાત્મક (quantitative) અથવા ગણિતીય (mathematical) રીતે વર્ણવવા માટે ઉપયોગ થાય છે. આ શાખામાં પ્રણાલીના (તત્વ, સંયોજન અથવા મિશ્રણના) માપી શકાય તેવા સઘળા ગુણધર્મોના અભ્યાસનો, આ માપનો માટે પ્રાયોગિક પદ્ધતિઓ અને ઉપકરણો વિકસાવવાનો, જે માપનો લેવામાં આવ્યાં હોય તેમને યુક્તિસંગત (rationalize) કરવાનો અને નવા (ખાસ કરીને ગણિતીય રીતે રજૂ કરી શકાય તેવા) સિદ્ધાંતો વિકસાવવાનો તેમજ માપનો દ્વારા ચકાસી શકાય તેવા ગુણધર્મોનું પૂર્વાનુમાન (prediction) કરવાનો સમાવેશ થાય છે. ભૌતિક રસાયણની જે શાખામાં વ્યક્તિગત (individual) અણુઓ અને સમસ્ત (bulk) પ્રણાલીના ભૌતિક ગુણધર્મોના અર્થઘટન અને વિશ્લેષણ પર ભાર મૂકવામાં આવે છે તેને ઘણી વાર રાસાયણિક ભૌતિકશાસ્ત્ર (chemical physics) પણ કહેવામાં આવે છે.
ડચ રસાયણવિદ વાન્ટ હૉફ અને જર્મન રસાયણશાસ્ત્રી વિલ્હેમ ઑસ્વાલ્ડે 1887માં ‘જર્નલ ઑવ્ ફિઝિકલ કૅમિસ્ટ્રી (Zeitschrift fur Physicalische Chemie)ની સ્થાપના કરતાં ભૌતિક રસાયણની ઔપચારિક રીતે શરૂઆત થઈ એમ કહી શકાય. તેના પ્રથમ ખંડમાં તે સમયના જાણીતા ભૌતિક રસાયણવિદો વાન્ટ હૉફ, ઑસ્વાલ્ડ, રાઉલ્ટ અને સ્વાન્તે આર્હેનિયસના લેખોનો સમાવેશ થતો હતો. તે અગાઉ 1860થી 1875 દરમિયાન લુડવિગ બોલ્ટ્સમૅન અને જેમ્સ ક્લાર્ક મૅક્સવેલે વાયુનો ગતિ-સિદ્ધાંત (kinetic theory) વિકસાવી વાયુઓના કેટલાક ગુણધર્મો સમજાવવાનો પ્રયત્ન કર્યો હતો. આમ 1880 સુધીમાં ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રમાં પાયારૂપ લક્ષણો- (features)નો વિકાસ થઈ ચૂક્યો હતો.
1850 અને 1900 વચ્ચે વિવિધ યુનિવર્સિટીઓમાં વિજ્ઞાનની પ્રાકૃતિક ફિલસૂફીનો વિકાસ થયો. આ ગાળા દરમિયાન યેલ યુનિવર્સિટીના ગિબ્ઝ [વિષમાંગ સમતોલનો માટેનો પ્રાવસ્થા નિયમ (phase rule) તથા રાસાયણિક ફેરફારની શક્યતા અને દિશા સૂચવતો ગિબ્ઝનો ફલન તથા રાસાયણિક વિભવ (potential)], હાઇડલબર્ગ યુનિવર્સિટીના કોપ (ભૌતિક ગુણધર્મો અને અણુસંરચના), ઑસ્લો યુનિવર્સિટીના ગુલ્બર્ગ (સક્રિય જથ્થાનો નિયમ અને રાસાયણિક સમતોલન), આમસ્ટરડામ યુનિવર્સિટીના વાન ડર વૉલ્સ (વાયુઓ માટેનું અવસ્થા-સમીકરણ), ગ્રેનોબલ યુનિવર્સિટીના રાઉલ્ટ (દ્રાવણ-રસાયણ), રિગા અને લાઇપ્ઝિગ યુનિવર્સિટીના ઑસ્વાલ્ડ (દ્રાવણોની વિદ્યુતવાહકતા, જળવિભાજન, ઉદ્દીપન અને શ્યાનતા), સ્ટૉકહોમ યુનિવર્સિટીના આર્હેનિયસ (આયનીય વિયોજન, હરિતગૃહ અસર અને પ્રતિરક્ષાવિજ્ઞાન), ગોટિંગન યુનિવર્સિટીના વાલ્થર નર્ન્સ્ટ (વીજરસાયણ, ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનો ત્રીજો નિયમ અને પ્રકાશરસાયણ) અને પૅરિસ યુનિવર્સિટીના લ શેટેલિયર (જ્યોત, તાપમાનમિતિ અને મિશ્ર ધાતુઓની સંરચના) વગેરેનું યોગદાન મહત્વનું ગણી શકાય.
હાલમાં ઉષ્માગતિશાસ્ત્ર અને ગતિસિદ્ધાંત જેવાં ચિરપ્રતિષ્ઠિત ક્ષેત્રો પૂરતાં વિકસી ચૂક્યાં છે. 1906માં નર્ન્સ્ટે ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનો ત્રીજો નિયમ નર્ન્સ્ટના ઉષ્મા પ્રમેય (Nernst heat theorem) રૂપે રજૂ કર્યો. 1920 સુધીમાં ગતિસિદ્ધાંત અને સ્પેક્ટ્રમિકી આંકડાઓ દ્વારા મળતા આણ્વિક ગુણધર્મો વડે ઉષ્માગતિજ રાશિઓની ગણતરી શક્ય બની. આ માટેની શાખા સાંખ્યિક ઉષ્માગતિશાસ્ત્ર તરીકે ઓળખાય છે. 1911માં રધરફર્ડે પરમાણુની નાભિકીય (nuclear) સંરચના રજૂ કરી, જ્યારે 1913માં બૉહરે હાઇડ્રોજનના વર્ણપટને સમજાવવાનો પ્રયત્ન કર્યો. તે જ વર્ષમાં મોસેલીએ પરમાણુક્રમાંકનું અર્થઘટન આપ્યું. 1922માં વુલ્ફગૅન્ગ પાઉલીએ તેનો અપવર્જન (exclusion) સિદ્ધાંત રજૂ કર્યો. 1926માં ડિરેકે ક્વૉન્ટમ સિદ્ધાંત આપ્યો, જ્યારે શ્રૉડિંજરે તરંગયાંત્રિકીનો સિદ્ધાંત વિકસાવ્યો. 1927માં હાઇઝેનબર્ગે અનિશ્ચિતતા(uncertainty)નો નિયમ રજૂ કર્યો. તે જ વર્ષમાં સિજવિકે સંયોજકતાના ઇલેક્ટ્રૉનીય સિદ્ધાંતની રજૂઆત કરી. 1928માં રામને અણુઓ દ્વારા પ્રકાશના થતા વિખેરણ અંગેની રામન અસરની શોધ કરી. 1932માં યુરેએ ડ્યુટેરિયમ(ભારે હાઇડ્રોજન)નું અલગીકરણ કર્યું. તે જ વર્ષમાં કૉક્રૉફ્ટ અને વૉલ્ટને કૃત્રિમ રીતે નાભિકીય પ્રક્રિયા પ્રેરિત કરવામાં સફળતા મેળવી.
1934માં ઝૉલ્યો-ક્યૂરી દંપતીએ કૃત્રિમ રેડિયોધર્મી સમસ્થાનિકો(isotopes)ની શોધ કરી. 1938માં મીટનર અને ફ્રિશે હાનના પ્રયોગોમાં નાભિકીય વિખંડન થતું હોવાનું જાહેર કર્યું. 1939માં પાઉલિંગે ‘ધ નેચર ઑવ્ ધ કેમિકલ બૉન્ડ’ પુસ્તક દ્વારા રાસાયણિક સંયોજનોમાંના આબંધન(bonding)ને સમજાવવાનો પ્રયત્ન કર્યો. 1946માં બ્લૉખ (Bloch) અને પર્સેલે એકબીજાથી સ્વતંત્ર રીતે નાભિકીય ચુંબકીય સંસ્પંદન(nuclear magnetic resonance)નો સિદ્ધાંત વિકસાવ્યો. 1951માં પાઉલિંગે પ્રોટીનના અણુઓ સર્પિલ (helical) રચના ધરાવે છે તેમ સૂચવ્યું. 1955માં પ્રોગોનિને અપ્રતિવર્તી પ્રવિધિઓનું ઉષ્માગતિશાસ્ત્ર વિકસાવ્યું. 1981માં રોરરે સ્કૅનિંગ ટનેલિંગ માઇક્રોસ્કોપ શોધતાં 108 ગણું આવર્ધન (magnification) અને એ રીતે વ્યક્તિગત પરમાણુઓને જોવાનું શક્ય બન્યું.
1988માં ઉપલા વાતાવરણમાં ઓઝોનના ક્ષય અને ઍસિડી વર્ષા જેવા જગતવ્યાપી પ્રશ્નો પરત્વે આંતરરાષ્ટ્રીય ધોરણે વૈજ્ઞાનિકોએ તેમનાં સંશોધનો કેન્દ્રિત કર્યાં. 1990માં ક્રોટોએ ફુલેરિન જેવા કાર્બન બૃહદણુઓની શોધ કરી. 1992માં ફ્લિશમૅન અને પોન્સે ‘શીત સંલયન પ્રક્રિયા’ (cold fusion reaction) શોધ્યાનો દાવો કર્યો. 1995માં કૉર્નેલ અને બાઉલ્ડરે રુબિડિયમ તત્ત્વના નમૂનાને 170 nK (1 nK = 10–9 K) સુધી ઠંડો કર્યાનું જાહેર કર્યું. આમ ભૌતિકશાસ્ત્ર અને રાસાયણિક ભૌતિકીમાં થયેલી નવી નવી શોધો અને પ્રાપ્ય બનેલાં નવાં ઉપકરણોને લીધે ભૌતિક રસાયણનો સારો એવો વિકાસ થયો.
સામાન્ય રીતે ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રમાં નીચેના વિષયો પર અભ્યાસ કેન્દ્રિત થયેલો હોય છે :
(1) દ્રવ્યની અવસ્થાઓ (states of matter) : શુદ્ધ પદાર્થના સમુચ્ચયન(aggregation)ની વિવિધ (ઘન, સ્ફટિક, પ્રવાહી અને વાયુરૂપ) અવસ્થાઓ. આ અવસ્થાના ગુણધર્મો તથા આ અવસ્થા જાળવી રાખતાં બળો તેમજ એક અવસ્થામાંથી બીજી અવસ્થામાં થતાં રૂપાંતરોનો અભ્યાસ.
(2) દ્રાવણો : બે અથવા વધુ પદાર્થોના સમાંગ પરિક્ષેપણ(dispersion)નો, તેમના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોનો તથા દ્રાવણમાં રહેલા કણો વચ્ચે આકર્ષણ કે અપાકર્ષણનાં બળોનો અભ્યાસ.
(3) દ્રવ્યની સંરચના : પારમાણ્વિક અને આણ્વિક સ્તરે દ્રવ્યના સંઘટકોની ગોઠવણી, પરમાણુના મૂળભૂત કણો વચ્ચેનાં બળો તથા કણોનું લાક્ષણિક સમૂહન (grouping) તેમજ સામાન્ય અણુઓ તથા સંકીર્ણ અણુઓને ભૌમિતિક આકાર આપતા રાસાયણિક બંધોની પ્રકૃતિ, DNA અને RNA જેવા મોટા અણુઓના આકારનો પણ આમાં સમાવેશ થાય છે. ઇલેક્ટ્રૉનીય સંરચનાને આધારે અણુઓના ગુણધર્મોનું અર્થઘટન એ હજુ વિકસતું વિજ્ઞાન છે. તેમાં કૉસેલ, ફાજાન્સ, લૂઇસ, લૅન્ગમ્યુર, પાઉલિંગ વગેરેનો ફાળો મહત્વનો છે.
(4) રાસાયણિક ઉષ્માગતિશાસ્ત્ર : રાસાયણિક ફેરફાર દરમિયાન ઊર્જાનાં રૂપાંતરણો અને તેમાં ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના નિયમોનો ઉપયોગ એ રાસાયણિક ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનાં મુખ્ય પાસાં છે. એક પ્રક્રિયા થાય ત્યારે નિયત દબાણે કેટલી ઉષ્માનો ફેરફાર પ્રણાલી અનુભવશે તે એન્થાલ્પી(H)ના ફેરફાર દ્વારા નક્કી થાય છે. આ બધી ઉષ્મા ઉપયોગી કાર્ય કરવા માટે વાપરી શકાતી નથી. કદ-પ્રસરણ સિવાયનું મહત્તમ કાર્ય કરવા માટે જે ઊર્જા પ્રાપ્ય બને છે તે ગિબ્ઝના ફલન (ગિબ્ઝની મુક્ત ઊર્જા), G વડે દર્શાવાય છે. વિવિધ ઇંધનોના દહન દરમિયાન ઉદભવતી ઉષ્મા વડે કેટલું મહત્તમ કાર્ય થઈ શકશે અથવા કોઈ એક રાસાયણિક પ્રક્રિયા કઈ દિશામાં થશે તે ગિબ્ઝના ફલન દ્વારા જાણવાનું શક્ય બને છે. જૈવરાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ સાથે સંકળાયેલા ગિબ્ઝ-ફલનના ફેરફારોના અભ્યાસનો ઉપયોગ જીવંત કોષોમાં થતી પ્રવિધિઓની સમજૂતી માટે થઈ શકે છે; દા.ત., ખોરાક લીધા બાદ સજીવનું વર્ધન, તેના દ્વારા થતી યાંત્રિક ક્રિયાઓ અને ચેતાકીય સક્રિયતા (nervous activity).
(5) રાસાયણિક સમતોલન : એક રાસાયણિક પ્રક્રિયા કેટલી હદ સુધી થઈ શકે તેનો તથા પ્રક્રિયા ઓછીવત્તી માત્રામાં થવા માટે કારણભૂત બળોનો અભ્યાસ. ઉદ્દીપકોની અસર હેઠળ રાસાયણિક સમતોલન ઝડપથી પ્રાપ્ત થતું હોવાથી વિવિધ પદાર્થોનું સંશ્લેષણ સરળ અને સોંઘું બન્યું છે; દા.ત., હેબરની પદ્ધતિથી એમોનિયાનું સંશ્લેષણ, સલ્ફ્યુરિક ઍસિડના ઉત્પાદનની સંપર્ક-વિધિ (contact process).
(6) રાસાયણિક ગતિકી (chemical kinetics) : નાભિકીય (nuclear), આયનિક (ionic) અને આણ્વિક પ્રક્રિયાઓના વેગનો તથા આ રૂપાંતરણોને અસર કરતાં પરિબળો(દા.ત., પ્રક્રિયકોની પ્રકૃતિ, તેમની ભૌતિક અવસ્થા અને તેમની સંકેન્દ્રિતતા તથા તાપમાન અને ઉદ્દીપકોની હાજરી વગેરે)નો અભ્યાસ. રાસાયણિક ઉષ્માગતિશાસ્ત્ર અને ગતિ-સિદ્ધાંતની સરખામણીમાં આ શાખામાં ઓછી પ્રગતિ થઈ છે. શરૂઆતમાં તેનો વિકાસ વાન્ટ હૉફ (1877), આર્હેનિયસ (1889), ઑસ્વાલ્ડ વગેરેના પ્રયત્નોને કારણે થયો છે. 1894માં ઑસ્વાલ્ડે બતાવ્યું કે ઉદ્દીપક એ રાસાયણિક પ્રક્રિયાના સમગ્રતયા (over-all) દરને ઝડપી બનાવે છે, પણ તે રાસાયણિક સમતોલનની અંતિમ અવસ્થાના સંઘટનમાં કશો ફેરફાર કરતો નથી. 1916માં અરવિંગ લૅન્ગમ્યુરે ઘન સપાટીઓ અને તેમના ઉપર થતા અધિશોષણ જેવી અસરો શો ભાગ ભજવે છે તે સમજાવવાનો પ્રયત્ન કર્યો. 1919માં કિશ્ચિયન, પોલાન્યી અને હર્ઝફીલ્ડે હાલમાં સ્વીકૃત એવી શૃંખલા-પ્રક્રિયાઓની કાર્યરીતિનો ખ્યાલ આપ્યો, જ્યારે 1927–1931 સુધીમાં સેમિનૉવે ઘણી બધી શૃંખલા-પ્રક્રિયાઓની કાર્યરીતિની વિસ્તૃત સમજૂતી આપી. 1931 આસપાસ પોલાન્યી અને આયરિંગે પાયારૂપ સિદ્ધાંતો અને મૂળગત આણ્વિક ગુણધર્મો પરથી નિરપેક્ષ પ્રક્રિયાદરનો સિદ્ધાંત રજૂ કર્યો.
(7) આણ્વિક-પ્રક્રિયા-યાંત્રિકી (molecular reaction dynamics) : અવલોકિત પ્રક્રિયાદરના પૂર્વાનુમાન અને સમજૂતી માટેના આધુનિક અભિગમ કાં તો પ્રક્રિયાના સાંખ્યિક ર્દષ્ટિબિંદુ (સક્રિયકૃત સંકીર્ણના સિદ્ધાંત) પર અથવા મૂળભૂત કણયાંત્રિકી પર (કે જેમાં અણુઓ પ્રક્રિયા પામે ત્યારે તેમના પ્રક્ષેપપથ–trajectories–ની ગણતરી કરવામાં આવે છે તેના પર) આધારિત હોય છે. આ પ્રક્ષેપપથ ઉપરથી વેગ-ગુણાંક (rate coefficients) જાણી શકાય છે. આ બીજો અભિગમ આણ્વીય પ્રક્રિયાયાંત્રિકીનું આવશ્યક અંગ છે. વ્યક્તિગત અણુઓ વચ્ચેના ટકરાવ અને પ્રક્રિયાના અવલોકન માટેની તકનીકો હવે પ્રાપ્ય છે. આ તકનીકો રસાયણશાસ્ત્રના પારમાણ્વિક અને આણ્વિક અર્થઘટનની નજીક લઈ જાય છે. જોકે આ ક્ષેત્રમાં વધુ વિકાસને હજુ અવકાશ છે.
(8) વીજરસાયણ (electrochemistry) : પ્રવાહી અવસ્થામાં અથવા દ્રાવણમાં રહેલા વીજભારિત કણો (આયનો) વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી ઉદભવતી વિદ્યુત-ઊર્જા અથવા બાહ્ય વીજચાલક બળની અસર હેઠળ તેમની (આયનો) વચ્ચેની પ્રક્રિયાનો અભ્યાસ. 1832 આસપાસ ફૅરેડેએ દ્રાવણમાં પસાર કરવામાં આવતો વિદ્યુત-જથ્થો અને તેથી ઉદભવતા રાસાયણિક ફેરફારની માત્રા વચ્ચેનો સંબંધ પ્રસ્થાપિત કર્યો હતો. 1883માં અર્હેનિયસે દ્રાવણમાં વીજપ્રવાહનું વહન કરતા આયનોના અસ્તિત્વ અંગે રજૂઆત કરી. આને કારણે વિવિધ ક્ષારોના ગુણધર્મો સમજાવવાનું શક્ય બન્યું. 1923માં પીટર ડિબાય અને અર્નેસ્ટ હુકેલે વિદ્યુત-સંવાહકતા (electrical conductivity) ઉપર આંતર-આયનિક (inter-ionic) આકર્ષણબળોની અસરોની ગણતરી કરવાની પદ્ધતિ વિકસાવી. હાલ મંદ દ્રાવણોના વિદ્યુત-વિભાજકીય (electrolytic) ગુણધર્મો સમજાવવાનું શક્ય બન્યું છે. પણ સાંદ્ર દ્રાવણો અને પીગળેલા ક્ષારોની બાબતમાં હજુ પૂરતી સમજૂતી પ્રાપ્ય બની નથી. દ્રાવણમાં રહેલા વીજધ્રુવો(electrodes)ની વર્તણૂક અને તેમની સપાટી પર થતી પ્રક્રિયાઓ અંગેની માહિતી પણ અપૂરતી છે.
આમ છતાં વીજરસાયણમાં થયેલા વિકાસને લીધે રાસાયણિક વિશ્લેષણની વિવિધ પદ્ધતિઓ (દા.ત, પોટેન્શિયૉમિતિ, પોલરૉગ્રાફી વગેરે) પ્રાપ્ય બની છે. વીજરાસાયણિક કોષો અને ઇંધનકોષો દ્વારા વીજશક્તિના ઉત્પાદન તથા તેમની સંચયક્ષમતા, ધાતુઓની સંક્ષારણ(corrosion)ની વૃત્તિ, વીજનિક્ષેપન તેમજ જૈવિક પટલો (biological membranes) આરપાર વીજવિભવના તફાવતો (જેમ કે ચેતા-આવેગોનું સંચરણ – propagation) જેવાં ક્ષેત્રોમાં વીજરસાયણના અભ્યાસને કારણે સમજ ગહન બની છે.
(9) પ્રકાશરસાયણ (photochemistry) : પ્રકાશ અને દ્રવ્ય વચ્ચેની પારસ્પરિક ક્રિયાઓ તેમજ પરમાણુઓ અને અણુઓ દ્વારા વિવિધ ઊર્જા ધરાવતા ફોટૉનના અવશોષણને કારણે ઉદભવતાં રૂપાંતરણોનો અભ્યાસ; દા.ત., સૂર્યપ્રકાશનું કાર્બોહાઇડ્રેટ જેવાં ઉપયોગી ઊર્જાસ્વરૂપોમાં રૂપાંતર.
(10) પૉલિમર(બહુલકો)નું રસાયણ : રાસાયણિક બંધો દ્વારા પુનરાવર્તી એકમો(એકલકો)ના જોડાણથી મળતા બૃહદણુઓ(macromolecules)ના ઉદભવ, તેમની સંરચના તથા તેમના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ. રબર, પ્લાસ્ટિક અને સંશ્લેષિત રેસાઓના અભ્યાસનો આમાં સમાવેશ થાય છે.
(11) પૃષ્ઠરસાયણ (surface chemistry) : જેમાંની એક ઘણુંખરું ઘનસ્વરૂપમાં હોય તેવી બે પ્રાવસ્થા (phases) વચ્ચેના આંતરપૃષ્ઠ આગળ થતી પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ. રાસાયણિક ગતિકીનું આ એક અગત્યનું વિસ્તરણ (extension) છે. આમાં પૃષ્ઠ ઉપર અધિશોષાતી રાસાયણિક સંયોજનોની વિવિધ જાતિઓ (species), અધિશોષાયેલ જાતિની સંરચના તથા તેમની વચ્ચે પ્રક્રિયા થઈ અધિશોષાયેલ જાતિનું નીપજો રૂપે અલગ પડવું વગેરેના અભ્યાસનો સમાવેશ થાય છે. તરલોમાં રહેલાં કલીલીય અવલંબનો(colloidal suspensions)ની સ્થાયિતા (stability) તથા વીજધ્રુવ અને તેને જેમાં ડુબાડવામાં આવ્યો હોય તે દ્રાવણ આગળના આંતરપૃષ્ઠ આગળ થતી પ્રવિધિઓનો અભ્યાસ – એ પૃષ્ઠરસાયણની વિશિષ્ટ ઉપયોગિતા છે.
(12) ક્વૉન્ટમ રસાયણ (quantum chemistry) : ક્વૉન્ટમ યાંત્રિકીના ઉપયોગ દ્વારા પારમાણ્વિક અને આણ્વિક સંરચનાની તથા વર્ણપટદર્શકી (spectroscopic) આંકડાઓના અર્થઘટનને લગતી ચર્ચા. પરિકલનીય (computational) ક્વૉન્ટમ રસાયણમાં અણુઓનાં તરંગ-ફલનો (wave functions) અને ભૂમિતિ પ્રાપ્ત કરવા માટે શ્રૉડિંજર સમીકરણના સાંખ્યિક ઉકેલ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવામાં આવતું હોય છે. હવે મોટા અણુઓનો આકાર, તેમનું ઇલેક્ટ્રૉન વિતરણ અને તેમના વર્ણપટદર્શકીય ગુણધર્મોની ગણતરી કરવાનું શક્ય બન્યું છે. આવા અભ્યાસની ઉપયોગિતા ક્વૉન્ટમ ઔષધિવિજ્ઞાન(quantum pharmacology)માં જોવા મળે છે. તેમાં ઔષધવિજ્ઞાનની ર્દષ્ટિએ સક્રિય એવા અણુની તેના ઇલેક્ટ્રૉન-વિતરણની ગણતરી અને વિશ્લેષણની ર્દષ્ટિએ તપાસ કરવામાં આવે છે. આને લીધે પ્રયોગશાળામાંની લાંબી અને ખર્ચાળ તપાસની પદ્ધતિઓ કાંઈક અંશે નિવારી શકાઈ છે.
(13) સ્પેક્ટ્રમિકી (વર્ણપટવિજ્ઞાન) (spectroscopy) : નમૂનામાંના અણુઓની પરખ ઉપરાંત તેમનાં આકાર, પરિમાપ અને ઇલેક્ટ્રૉન-વિતરણનો અભ્યાસ. આ માટે અવશોષણ સ્પેક્ટ્રમિકી (absorption spectroscopy), ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રમિકી (emission spectroscopy), રામન સ્પેક્ટ્રમિકી, નાભિકીય ચુંબકીય સંસ્પંદન (nuclear magnetic resonance, NMR) સ્પેક્ટ્રમિકી, ઇલેક્ટ્રૉન પ્રચક્રણ સંસ્પંદન (electron spin resonance – ESR) સ્પેક્ટ્રમિકી, મોસબાઉઅર (Mossbauer) સ્પેક્ટ્રમિકી જેવી તક્નીકોનો ઉપયોગ થાય છે. આણ્વિક સંરચનાના અભ્યાસમાં X- કિરણ-વિવર્તન (diffraction) અને ન્યૂટ્રૉન-વિવર્તન જેવી તકનીકો પણ ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે.
(14) સાંખ્યિક ઉષ્માગતિશાસ્ત્ર (statistical thermo- dynamics) : અણુઓ અને પ્રણાલીઓના સંરચનાત્મક અને ઉષ્માગતિજ ગુણધર્મોની ગણતરીનો અભ્યાસ આ શાખામાં કરવામાં આવે છે. સ્પેક્ટ્રમિકી દ્વારા મળતાં પરિણામો આ માટે ઉપયોગી નીવડે છે.
(15) ન્યૂક્લિયર રસાયણ : પરમાણુના કેન્દ્રક(નાભિક)માં થતા ફેરફાર અથવા નાભિકના રૂપાંતરણ સાથે સંકળાયેલ રસાયણશાસ્ત્રનો અભ્યાસ. તેમાં સ્વયંભૂ અને પ્રેરિત વિકિરણધર્મિતા, નાભિકોનાં ખંડન (fission) અથવા વિપાટન (splitting) અને તેમના સંલયન(fusion)નો તેમજ પ્રક્રિયા-નીપજોના ગુણધર્મો, તેમનાં વર્તન તથા અલગીકરણ અને વિશ્લેષણનો સમાવેશ થાય છે. આ શાખામાં ભૌતિક તકનીકોનો બહોળો ઉપયોગ થાય છે.
હાલ ઉપર દર્શાવેલા બધા વિષયો વિકસી રહ્યા છે. વીજરસાયણ અને કલીલરસાયણ જેવા વિષયો ઔદ્યોગિક ર્દષ્ટિએ ઘણા અગત્યના છે. જોકે ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રમાં મૂળભૂત સંશોધનની ર્દષ્ટિએ સૌથી વધુ સક્રિયતા ઘન, પ્રવાહી અને વાયુ-અવસ્થામાં રહેલા વિવિધ પ્રકારના અણુઓની સંરચના અને તેમનાં બંધનબળો(binding forces)ના અભ્યાસમાં જોવા મળે છે.
જ. દા. તલાટી