Kriyokimya, sıvı ve katı fazlarda, düşük (70 K'e kadar) ve
ultra-düşük (70 K'in altında) sıcaklıklarda kimyasal dönüşümü inceleyen ve
uygulayan bir bilim ve teknoloji dalıdır.
Kriyokimyanın ana hedefleri arasında, düşük sıcaklıklarda
temel kimyasal reaksiyonların mekanizmasının incelenmesi, moleküllerarası
etkileşimlerin reaktiviteye etkisinin ve substansların fiziksel ve kimyasal
özellikleri ile olan bağlantısının incelenmesi, normal sıcaklıklarda kararsız
veya yüksek reaktif olan kimyasal bileşikler ve partiküllerin elde edilmesi,
substansların kimyasal aktivitesinin düşük sıcaklık sınırının belirlenmesi
sayılabilir.
Düşük sıcaklıklarda kimyasal reaksiyonlar ilk kez 20.
yüzyılın başında J. Dewar tarafından gözlendi. 1950'lerden beri kriyokimya
alanında yapılmakta olan sistematik çalışmalara, yeni deneysel tekniklerin,
özellikle radyo spektroskopisi ve matris izolasyon yöntemlerinin ortaya çıkışı
önemli katkılar sağlamıştır. (G. Porter, J. Pimentel, 1954). Sıvı faz
reaksiyonlarda (örneğin olefinli halojen) düşük sıcaklıklarda önemli bir rol
Sıvı faz reaksiyonlarda (örneğin olefinli halojen) düşük sıcaklıklarda, reaktiflerin birbirleriyle ve ortam molekülleri ile nispeten zayıf moleküllerarası etkileşimi önemli bir rol oynar; oysa, normal sıcaklıklarda termal hareketlilik nedeniyle bu tür etkileşimler önemli değildir. Kryokimyasal reaksiyonlarda çeşitli özellikler gözlemlenebilir. Hız sabiti azalan sıcaklık ile artar, maksimuma ulaşır ve daha sonra düşer. ayrıca, reaksiyon mekanizması, derecesi ve yönü sıklıkla değişir. Ultra-düşük sıcaklıklarda katı-hal reaksiyonlar için, genellikle, bir dış başlatıcı işlem (örneğin fotoliz, UV radyasyon, mekanokimyasal etki gibi) veya atomik metaller gibi yüksek aktiviteli reaktiflerin katılımı gerekir.
Kriyokimya, kimyasal olarak kararsız partikülleri ve bileşikleri elde etmek ve stabilize etmek için benzersiz fırsatlar sunar. Partiküller, termal difüzyonun olmadığı sıcaklıklarda, genellikle sıvı azotun kaynama noktasının altında inert matrislerde (katı Ar, Kr, Xe, Ne) izole edilir (matris izolasyon metodu). Matris izolasyonu, yüksek enerjili yakıtlar elde etmek için kullanılabilir. Yeni kryokimyasall sentez yöntemleri, reaktiflerin düşük sıcaklıkta yoğunlaştırılmasına dayanır (N.N. Semenov, A.I. Shalnikov, 1929); kimya endüstrisinde, amonyak sentezi, katalitik metan dönüşümü ve izobutilenin katyonik polimerizasyonu, amorf ve ince taneli metaller elde edilmesi için, düşük sıcaklıklar kullanılır.
Düşük sıcaklıklarda sulu çözeltilerin fiziksel ve kimyasal dönüşümlerine (kriyokristalizasyon, dondurarak kurutma, ekstraksiyon ve dispersiyon) ve ardından dehidrasyon, termal dekompozisyon, sinterleme v.s. Ile 70 0C'nin üzerindeki sıcaklıklarda yapılan kriyokimyasal prosesler, ferritler, katı elektrolitler, piezo seramikler, katalizörler ve adsorbentlerin üretiminde uygulanabilen önemli yöntemlerdir.
