用在化学问题上，有一些工具可以确认键结的强度及化学键的形状、原子移动的方式、及化合物的吸收光谱或发射光谱。光谱学是物理化学中的一个子学科，关注物质和电磁辐射之间的交互作用。化学中另一个重要的问题是哪些反应会自然发生，特定化合物混合后会有什么特质？化学热力学就是研究此方面的概念，可以回答一个反应可以以多快的速率进行、内燃机中有多少能量可以转换为功、并且可以找到像热膨胀系数等物理量和某一压力下气体或液体熵变化率之间的关系。化学热力学常用来判断一个反应器或是引擎设计是否可行，或是确认一组实验数值的正确性。某些