Fyysinen kemisti on tiedemies, joka opiskelee fysikaalista kemiaa, kemian osa -aluetta, joka keskittyy kemiallisten ilmiöiden tutkimiseen fysikaalisten lakien puitteissa. Tällaiset kemistit pyrkivät tekemään tutkimusta, jonka tarkoituksena on löytää kemiallisten ilmiöiden fyysiset mekanismit ja syyt, kuten reaktiot ja energian jakautuminen. Fysikaalisen kemian menetelmiä sovelletaan monilla eri kemian aloilla, mukaan lukien termodynamiikka, kemiallinen kinetiikka, molekyylienvälisten voimien ja fysikaalisten ominaisuuksien suhde sekä sähkönjohtavuus. Fyysinen kemisti voi löytää työtä monilla aloilla, mukaan lukien tutkimus, koulutus ja teollisuus. Yleensä jatkotutkinto on tarpeen edetä millään näistä alueista.
Fyysinen kemisti voi tutkia kemiallisia ilmiöitä kahdella eri mutta läheisesti toisiinsa liittyvällä tasolla: makroskooppisella tasolla, jolla on taipumus keskittyä suurten molekyyliryhmien esiin nouseviin ominaisuuksiin, tai molekyylitasolla, joka keskittyy yksittäisten molekyylien käyttäytymiseen ja kuinka pienet molekyyliryhmät ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Fysikaalisen kemian yhteinen tavoite on selittää molekyyliominaisuuksien ja makroskooppisten ominaisuuksien väliset suhteet. Pintajännitys on hyvä esimerkki tästä – esimerkiksi jotkut hyönteiset pystyvät kävelemään veden pinnalla vesimolekyylien yhtenäisten ominaisuuksien vuoksi.
Fysikaalinen kemia on jaettu moniin eri alikenttiin, mutta yleisimmin tutkittuja ovat termodynamiikka, kvanttimekaniikka ja kemiallinen kinetiikka. Fyysinen kemisti, joka tutkii termodynamiikkaa, on kiinnostunut energian liikkeestä ja vaihdosta kemiallisissa ilmiöissä, erityisesti kemiallisissa reaktioissa. Kvanttimekaniikka käsittää atomien ja molekyylien rakenteen tutkimuksen ja voi antaa käsityksen siitä, miksi tietyt reaktiot tapahtuvat sellaisina kuin ne tapahtuvat. Fyysinen kemisti, joka on kiinnostunut tutkimaan ja manipuloimaan kemiallisten reaktioiden nopeuksia, tutkii todennäköisesti kemiallista kinetiikkaa. On epätavallista, että yksilö tutkii vain yhtä näistä alueista kaikkien muiden poissulkemiseksi, koska kemian eri osa -alueiden välillä on paljon päällekkäisyyttä.
Monet eri organisaatiot palkkaavat ammattitaitoisia fyysikoita. Nämä ammattilaiset voivat löytää sekä opetus- että tutkimustyötä esimerkiksi yliopistoista tai tutkimuslaitoksista. Työpaikkoja on usein tarjolla myös teollisille fyysikoille, koska kemiallisista prosesseista hyötyvät yritykset etsivät jatkuvasti tapoja optimoida prosessejaan. Monet valtion ja sotilaalliset tutkimuslaitokset palkkaavat myös tällaisia tutkijoita. Fyysinen kemisti voi työskennellä missä tahansa monenlaisissa projekteissa, mukaan lukien tehokas energia, termodynaamisesti vakaat tietokoneen osat ja teollisuuden kemiallisten prosessien nopeuttaminen.