Fizikalni kemik je znanstvenik, ki preučuje fizikalno kemijo, podpodročje kemije, ki se osredotoča na preučevanje kemijskih pojavov znotraj fizikalnih zakonov. Takšni kemiki ponavadi izvajajo raziskave, katerih cilj je odkriti fizikalne mehanizme in razloge za kemične pojave, kot so reakcije in porazdelitev energije. Metode fizikalne kemije se uporabljajo na številnih različnih področjih kemije, vključno s termodinamiko, kemično kinetiko, razmerjem med medmolekularnimi silami in fizikalnimi lastnostmi ter električno prevodnostjo. Fizikalni kemik lahko najde delo na različnih področjih, vključno z raziskavami, izobraževanjem in industrijo. Na splošno je za napredovanje na katerem koli od teh področij potrebna višja diploma.
Obstajata dve različni, a tesno povezani ravni, na katerih lahko fizikalni kemik preučuje kemične pojave: na makroskopski ravni, ki se osredotoča na pojavne lastnosti velikih skupin molekul, ali na molekularni ravni, ki se osredotoča na obnašanje posameznih molekul. in kako majhne skupine molekul medsebojno delujejo. Skupni cilj fizikalne kemije je razložiti razmerja med molekularnimi lastnostmi in makroskopskimi lastnostmi. Površinska napetost je dober primer tega – nekatere žuželke, na primer, lahko hodijo po površini vode zaradi kohezijskih lastnosti vodnih molekul.
Fizikalna kemija je razdeljena na številna različna podpodročja, vendar so najpogosteje preučevana termodinamika, kvantna mehanika in kemijska kinetika. Fizikalnega kemika, ki študira termodinamiko, zanima gibanje in izmenjava energije v kemijskih pojavih, zlasti v kemijskih reakcijah. Kvantna mehanika zajema preučevanje strukture atomov in molekul in lahko zagotovi vpogled v to, zakaj se določene reakcije pojavljajo. Fizikalni kemik, ki ga zanima preučevanje in manipuliranje s hitrostmi kemičnih reakcij, bo verjetno preučeval kemijsko kinetiko. Nenavadno je, da posameznik študira samo eno od teh področij in izključuje vsa druga, saj obstaja veliko prekrivanj med različnimi področji v kemiji.
Številne različne organizacije najemajo usposobljene fizikalne kemike. Ti strokovnjaki lahko na primer najdejo tako poučevanje kot raziskovalno delo na univerzah ali raziskovalnih inštitutih. Delovna mesta so pogosto na voljo tudi za fizikalne kemike v industriji, saj podjetja, ki imajo koristi od kemičnih procesov, nenehno iščejo načine za optimizacijo svojih procesov. Mnoge vladne in vojaške raziskovalne ustanove najamejo tudi te vrste znanstvenikov. Fizikalni kemik lahko dela na katerem koli od različnih vrst projektov, vključno z učinkovito energijo, termodinamično stabilnimi računalniškimi deli in pospeševanjem industrijskih kemičnih procesov.