En general, se cree que la formación formal de la química física como disciplina comenzó con la "Revista de Química Física" fundada en 1877 por el químico alemán Ostwald y el químico holandés Vantov. Desde este período hasta principios del siglo XX, la química física se caracterizó por el vigoroso desarrollo de la termodinámica química.
La primera ley de la termodinámica y la segunda ley de la termodinámica se utilizan ampliamente en el estudio de diversos sistemas químicos, especialmente los sistemas en solución. La investigación de Gibbs sobre sistemas de equilibrio multifásico y la investigación de Van Toff sobre el equilibrio químico, la teoría de la ionización de Arrhenius y el teorema termodinámico de Nernst son contribuciones importantes a la termodinámica química.
Cuando Lewis propuso los conceptos de fugacidad y actividad y sus métodos de determinación para tratar sistemas no ideales en 1906, todos los fundamentos de la termodinámica química ya estaban sentados. La investigación creativa de Laue y Bragg sobre estructuras cristalinas de rayos X sentó las bases para el desarrollo de la cristalografía clásica en la química de cristalización moderna. El concepto de energía de activación de una reacción química de Arrhenius y el concepto de reacción en cadena de Bodenstein y Nernst también hicieron contribuciones importantes al desarrollo posterior de la cinética química.
Desde los años 1920 hasta los años 1940, la química estructural estuvo en su período de mayor desarrollo. En ese momento, la investigación en química física había penetrado en el mundo microscópico de los átomos y las moléculas, cambiando la ignorancia de la gente sobre la complejidad de la estructura interna de las moléculas.
Desde 65438 hasta 0926, el auge de la investigación en mecánica cuántica no solo supuso un clímax para la física, sino que también tuvo un enorme impacto en la investigación en química física. Especialmente en 1927, el tratamiento mecánico cuántico de Hay y London del problema de la molécula de hidrógeno proporcionó una base teórica para el concepto de enlaces de valencia de pares de electrones compartidos propuesto por Louis en 1916. En 1931, Pauling y Slater ampliaron este método de tratamiento a otras moléculas diatómicas y poliatómicas, formando el método del enlace de valencia de los enlaces químicos. En 1932, Malican y Hood utilizaron diferentes funciones de onda de prueba basadas en diferentes modelos físicos al trabajar con moléculas de hidrógeno, desarrollando así el método de los orbitales moleculares.
El método del enlace de valencia y el método de los orbitales moleculares se han convertido en la base de la teoría moderna de los enlaces químicos. El método de hibridación orbital y los conceptos de enlace de hidrógeno y electronegatividad propuestos por Pauling et al. también jugaron un papel importante en el desarrollo de la química estructural. Durante este período, otras ramas de la química física eran más o menos microscópicas, como la cinética de reacciones en cadena de radicales libres desarrollada por Hinshelwood y Semenoff, la teoría de la atracción mutua de iones electrolíticos fuertes de Debye y Huckel, y el estudio de los procesos de los electrodos en Electroquímica. Progreso de la teoría del supervoltaje del hidrógeno.
Desde la Segunda Guerra Mundial hasta la década de 1960, la química física se caracterizó por el rápido desarrollo de métodos de investigación experimental y técnicas de medición, especialmente diversas técnicas espectroscópicas, y los fructíferos resultados resultantes de ellas.
Con el rápido desarrollo de la electrónica, el alto vacío y la tecnología informática, la exactitud, la precisión y la resolución temporal de los métodos experimentales tradicionales y las técnicas de medición en química física han mejorado enormemente, y han aparecido muchas técnicas espectroscópicas nuevas. . Con la mejora continua de la resolución temporal, el control automático y los métodos de registro de la espectroscopia y otros tipos de espectroscopia, los objetos de investigación de la química física han ido más allá de las moléculas estables en el estado fundamental y han comenzado a ingresar al campo de investigación de varios estados excitados.
La fotoquímica inicialmente logró grandes avances porque el estudio de los espectros aclaró la naturaleza del proceso inicial de la fotoquímica y promovió el estudio de diversos mecanismos de reacción química. Estos métodos de detección rápidos y sensibles pueden descubrir intermediarios transitorios durante las reacciones, haciendo que los mecanismos de reacción ya no sean simples conjeturas a partir de ecuaciones de velocidad de reacción. Estos métodos de detección también han contribuido en gran medida al desarrollo de la cinética química.
Los instrumentos y métodos de detección avanzados también han acortado en gran medida el tiempo para determinar la estructura, lo que convierte a la química cristalina en un avance importante en la determinación de la estructura cristalina de macromoléculas biológicas complejas. La determinación de la estructura de la penicilina, la vitamina B12, las proteínas y la insulina y la determinación de la configuración de las espiroquetas del ADN fueron exitosas.
La aparición de la espectroscopia electrónica ha desplazado el estudio de la química estructural de las fases masivas a las fases superficiales, lo que constituye un método nuevo y potente para estudiar superficies sólidas y catalizadores.
En los años 60 se produce la invención del láser y el continuo progreso de la tecnología láser. La aparición de computadoras electrónicas de gran capacidad y alta velocidad y la invención de métodos de detección de señales débiles han dado lugar a nuevos puntos de crecimiento en la química física.
Desde la década de 1970, la dinámica de reacciones moleculares, la química láser y la química de estructuras superficiales representan las fronteras de la química física. Los objetos de investigación se han ampliado desde moléculas enlazantes generales hasta moléculas cuasi-enlazantes, moléculas de Van der Waals, agrupaciones atómicas, agrupaciones moleculares y compuestos no estequiométricos. En los experimentos, no solo se pueden controlar las condiciones de las reacciones químicas, como la presión y la presión, sino que también se pueden controlar el estado cuántico interno, la energía y la orientación espacial de las moléculas reactivas.
En términos de investigación teórica, los rápidos ordenadores electrónicos de gran escala han acelerado el desarrollo de la química cuántica en los cálculos cuantitativos. Para muchos sistemas químicos, la ecuación de Schrödinger ya no es esquiva. La teoría de los orbitales de frontera propuesta por Kenichi Fukui y el establecimiento de la ley de conservación de la simetría de los orbitales moleculares propuesta por Woodward y Hoffman son avances importantes en la química cuántica.
La química física todavía está absorbiendo los resultados de la investigación en física y matemáticas. Por ejemplo, a principios de la década de 1970, Prigogine propuso la teoría de la estructura disipativa, que logró avances gratificantes en el estudio de la teoría del no equilibrio y profundizó la comprensión de la gente sobre la estabilidad de los sistemas alejados del equilibrio.
La historia del desarrollo de la química física en China se puede dividir a grandes rasgos en dos etapas, comenzando con la fundación de la República Popular China en 1949. En las décadas de 1930 y 1940, a pesar de las débiles condiciones materiales de aquella época, la antigua generación de físicoquímicos no sólo logró logros considerables en termodinámica química, electroquímica, química de coloides y superficies, espectroscopia molecular, cristalografía de rayos X, química cuántica, etc. Logros, y también cultivó muchos talentos en física y química.
Después de 1949, después de décadas de arduo trabajo, varias universidades han establecido oficinas de enseñanza e investigación de química física para cultivar talentos. Al mismo tiempo, se han establecido laboratorios de investigación de química física en institutos relevantes de la Academia de Ciencias de China y universidades clave, y han logrado resultados gratificantes en química estructural, química cuántica, catálisis, electroquímica y dinámica de reacciones moleculares.