Fizikālais ķīmiķis ir zinātnieks, kurš pēta fizikālo ķīmiju, ķīmijas apakšnozari, kas koncentrējas uz ķīmisko parādību izpēti fizikālo likumu ietvaros. Šādi ķīmiķi mēdz veikt pētījumus, kuru mērķis ir atklāt ķīmisko parādību, piemēram, reakciju un enerģijas sadales, fiziskos mehānismus un iemeslus. Fizikālās ķīmijas metodes tiek pielietotas daudzās dažādās ķīmijas jomās, tostarp termodinamiku, ķīmisko kinētiku, saistību starp starpmolekulāriem spēkiem un fizikālajām īpašībām, kā arī elektrisko vadītspēju. Fizikālais ķīmiķis var atrast darbu dažādās jomās, tostarp pētniecībā, izglītībā un rūpniecībā. Kopumā, lai virzītos uz priekšu jebkurā no šīm jomām, ir nepieciešams padziļināts augstskolas grāds.
Ir divi dažādi, bet cieši saistīti līmeņi, kuros fizikālais ķīmiķis var pētīt ķīmiskās parādības: makroskopiskā līmenī, kas parasti koncentrējas uz lielu molekulu grupu iezīmēm, vai molekulārajā līmenī, kas koncentrējas uz atsevišķu molekulu uzvedību. un kā nelielas molekulu grupas mijiedarbojas viena ar otru. Kopējs fizikālās ķīmijas mērķis ir izskaidrot attiecības starp molekulārajām īpašībām un makroskopiskajām īpašībām. Virsmas spraigums ir labs piemērs tam — daži kukaiņi, piemēram, spēj staigāt pa ūdens virsmu ūdens molekulu kohēzijas īpašību dēļ.
Fizikālā ķīmija ir sadalīta daudzās dažādās apakšnozarēs, bet visbiežāk tiek pētīta termodinamika, kvantu mehānika un ķīmiskā kinētika. Fizikālais ķīmiķis, kas pēta termodinamiku, ir ieinteresēts enerģijas kustībā un apmaiņā ķīmiskās parādībās, īpaši ķīmiskās reakcijās. Kvantu mehānika ietver atomu un molekulu struktūras izpēti un var sniegt ieskatu par to, kāpēc noteiktas reakcijas notiek tā, kā tās notiek. Fizikālais ķīmiķis, kurš ir ieinteresēts pētīt un manipulēt ar ķīmisko reakciju ātrumu, visticamāk pētīs ķīmisko kinētiku. Ir neparasti, ka indivīds pēta tikai vienu no šīm jomām, izslēdzot visas pārējās, jo starp dažādām ķīmijas apakšnozarēm ir liela pārklāšanās.
Daudzas dažādas organizācijas pieņem darbā kvalificētus fizikālos ķīmiķus. Šie speciālisti var atrast gan mācību, gan pētniecības darbu, piemēram, universitātēs vai pētniecības institūtos. Darbs bieži ir pieejams arī fizikāliem ķīmiķiem rūpniecībā, jo uzņēmumi, kas gūst peļņu no ķīmiskajiem procesiem, pastāvīgi meklē veidus, kā optimizēt savus procesus. Daudzas valdības un militārās pētniecības iestādes arī pieņem darbā šāda veida zinātniekus. Fizikālais ķīmiķis var strādāt pie jebkura no dažāda veida projektiem, tostarp efektīvas enerģijas, termodinamiski stabilu datoru detaļu un rūpniecisko ķīmisko procesu paātrināšanas.