Кафедра физической химии Казанского университета была вновь организована в 1934 году. Заведующим кафедрой был доктор химических наук профессор Алексей Федорович Герасимов (по совместительству с основной работой заведующего кафедрой физической химии Казанского химико-технологического института).
А. Ф. Герасимов читал для студентов химического факультета курс физической химии. Его практика оценки знаний студентов была такова.
1. Оценка «удовлетворительно» ставится при условии, если студент: а) знает все основные законы и факты науки; б) знает математическую формулировку всех законов; в) понимает практическую ценность их; г) умеет излагать материал в ясной форме.
2. Оценка «хорошо» ставится при соблюдении всех предыдущих условий и, кроме того, если студент: а) освоился с деталями математических и логических выводов основных законов; б) проявлял самостоятельность и активность в проработке курса.
3. Оценка «отлично» ставится при соблюдении всех предыдущих условий и, кроме того, если студент: а) пользовался сверх основного материала (лекций) дополнительной литературой; б) умеет излагать материал в литературной форме.
«В физической химии есть закон, который гласит, что сдать экзамен по этой науке на шермака невозможно», – говорил А . Ф. Герасимов своим студентам.
Курс коллоидной химии читал также по совместительству доцент КХТИ Андрей Евгеньевич Алеев. Практические занятия по этим курсам в период организации кафедры вели сотрудники КХТИ – ассистент Е. П. Ефтина и А. Е. Алеев, а с 1937 года штатный ассистент кафедры П. В. Руфимский.
Научную работу в области кинетики и электрохимии с 1936 года вели под руководством А. Ф. Герасимова аспиранты А. Ф. Богоявленский, А. С. Ключевич и Ф. Ф. Файзуллин, а с 1937 года ассистент П. В. Руфимский и лаборант И. П. Дезидерьева.
Специализация студентов по физической химии началась с 1937-1938 учебного года.
Геннадий Серафимович Воздвиженский (доцент КХТИ) читал для студентов физико-химиков и неоргаников специальный курс электрохимии. Он организовал первый спецпрактикум и руководил совместно с аспирантами дипломными работами студентов.
По окончании аспирантуры все аспиранты остались в штате кафедры. В 1939 г. на кафедру был принят кандидат химических наук, доцент Александр Григорьевич Репа (из Владивостокского университета). Он продолжил здесь свои исследования в области физико-химии солевых систем (взаимная растворимость солей).
Осенью 1941 г., когда в Казанский университет были эвакуированы химические институты Академии наук СССР, кафедру физической химии возглавил член-корреспондент Академии наук СССР Анатолий Федорович Капустинский одновременно с основной работой в термохимической лаборатории Института общей и неорганической химии Академии наук. Его научное направление – термодинамика растворов электролитов.
Число сотрудников кафедры в это время значительно уменьшилось, произошло сокращение штата, а Ф. Ф. Файзуллин был на фронте Великой отечественной войны. В преподавательском составе остались только доценты А. Ф. Богоявленский, А. Г. Репа и ассистент И. П. Дезидерьева.
С размещением в университете академических институтов все четыре кафедры химфака были переведены в помещение лаборатории качественного анализа (во дворе университета, за анатомическим театром). Кафедра физической химии занимала там всего одну комнату, в которой проводились все практические занятия (с 8 до 22 часов).
Работа в эти годы была чрезвычайно трудной: не хватало помещений приборов, реактивов; в лаборатории было очень холодно (печное отопление, недостаток дров и технического персонала). Занятия неоднократно прерывались в связи с отправлением сотрудников на сельскохозяйственные работы, дровозаготовки, строительство защитной полосы города (рытье окопов). Добавились и бытовые трудности – карточная система, жилищная неустроенность в связи с расселением эвакуированных. Однако никто не жаловался, все работали с особым энтузиазмом.
А. Ф. Капустинский читал для студентов химфака курс физической химии, спецкурс химической термодинамики и факультативные курсы истории химии и библиографии. Коллоидную химию читал член-корреспондент Академии наук Петр Александрович Ребиндер. В 1943 г. работа А. Ф. Капустинского и И. П. Дезидерьевой «Термохимия иона стронция» была удостоена премии Академии наук СССР по ИОНХу.
После возвращения Академии наук в Москву и отъезда А.Ф. Капустинского в 1944 г. заведующим кафедрой остался доцент А. Г. Репа. В 1945 г. кафедра вернулась в своё прежнее помещение в главном здании и началось восстановление лабораторного хозяйства.
В 1946 г. на должность заведующего кафедрой был избран по конкурсу д.х.н., профессор Николай Александрович Трифонов (из Пермского университета). Его научное направление – физико-химия двойных жидких систем. Вернувшийся на кафедру после войны Ф. Ф. Файзуллин выполнял в этой области под руководством профессора Трифонова кандидатскую диссертацию и защитил ее в 1947 г. В связи с продолжительной тяжелой болезнью А. Ф. Трифонова его научное направление неполучило дальнейшего развития на кафедре и было восстановлено ее первоначальное направление – электрохимия (электроосаждение металлов из комплексных электролитов и анодное окисление металлов).
В 1953 г. химфак был переведен в новый корпус и началось освоение нового помещения лабораторий. После смерти профессора А. Ф. Трифонова в 1958 г. заведующим кафедрой стал Ф. Ф. Файзуллин. Он развил активную деятельность по оснащению кафедры научным оборудованием. Почти все сотрудники, аспиранты и студенты старших курсов вели научную работу под руководством Ф. Ф. Файзуллина и И.П. Дезидерьевой по изучению анодного окисления металлов в щелочных электролитах и структуры анодных пленок (электронография – метод был основан и применен Ф. Ф. Файзуллиным и Н. Н. Меззуровой). Только доцент Л. М. Катаева продолжала с аспирантами и сотрудниками исследование структуры молекул органических соединений физико-химическими методами. Это было вторым научным направлением кафедры.
В 60-е гг. штат кафедры значительно вырос. Стали разрабатываться новые методы электрохимической обработки металлов, имевшие большой практический выход, были отработаны режим и рецептура электролитов блестящего никелирования. В начале 1960-х годов на кафедре была организована группа по химии полупроводников для выполнения хоздоговорных и совместных работ с сотрудниками Государственного института прикладной оптики (Казань). Прикладной характер проводимых исследований способствовал тесной связи кафедры с машиностроительными заводами Казани и получению от них заказов. Для изучения анодных процессов применялись в основном осциллографический метод и метод автоматической записи кривых «потенциал (ток) – время» и «потенциал – ток», а структура оксидных пленок определялась с помощью электронографии, металлографии, электронной микроскопии.
Первым защитившимся аспирантом Ф. Ф. Файзуллина был Е.В. Никитин, рассмотревший анодные процессы на жидком и твердом галлии в щелочных растворах (1967 г.). Затем «остепенились» Д. А. Байталов, Н. А. Амирханова, С. В. Кузовенко, Н. Д. Мазуренко, Р. Г. Уразманов, Р.Ф. Файзуллина, Б. С. Миронов, Л. З. Манапова и др. Последним сотрудником, защитившим кандидатскую диссертацию в 1996 году под патронажем Ф. Ф. Файзуллина (соруководитель – Ю. М. Каргин), был С.В. Малых. Всего же Ф. Ф. Файзуллин подготовил 25 кандидатов наук (4 из них затем стали докторами наук), опубликовал с сотрудниками свыше 100 научных статей и сделал множество сообщений на конференциях различного уровня. О кафедре физической химии заговорили тогда, как об одном из крупных научных центров страны, успешно решавшим указанные проблемы.
Ф. Ф. Файзуллин, считая физическую химию многогранной наукой, уделял большое внимание учебному процессу. На кафедре наряду с общими лекциями по физической (он начал их читать с конца 1940-х годов) и коллоидной химии, студенты слушали курсы «Строение вещества», «Квантовая химия», «Химическая термодинамика», «Теоретическая и прикладная электрохимия», «Строение металлов и электрохимия полупроводников».
С мая 1972 г. по июнь 1997 г. заведующим кафедрой был профессор Ю. М. Каргин. Начиная с 1974 г. Ю. М. Каргиным организованы на кафедре научно-исследовательские работы по электрохимии органических соединений. В частности, проводились исследования по изучению реакций протонизации анион-радикалов, электрохимических реакций серо- и селеноорганических соединений, гетерогенных и гомогенных реакций электронного переноса. На кафедре велись работы и в области электрохимического синтеза фосфор- и нитроорганических соединений. Были организованы отраслевая научно-исследовательская лаборатория «Полимер» и факультет переподготовки специалистов отрасли. Факультет работал два года вплоть до распада всей существовавшей в то время системы переподготовки кадров. За годы работы на кафедре Ю. М. Каргина были защищены 47 кандидатских и 4 докторских диссертации (Латыпова В. З. и Никитин Е. В. – 1984 г., Чичиров А. А. – 1991 г., Будникова Ю. Г. – 1999 г.). В 1984 г. Ю. М. Каргин был награжден бронзовой медалью ВДНХ СССР «За разработку оригинального способа определения влажности в органических жидкостях и осуществление общего руководства на всех этапах создания прибора». В 1988 г. Ю. М. Каргин и сотрудники кафедры профессор Е. В. Никитин и с.н.с. Ю. А. Игнатьев удостоены званий «Лауреат ВДНХ СССР» с вручением серебряных медалей и денежных премий. Также были введены новые спецкурсы – «Электрохимия органических соединений» (В. З. Латыпова) и «Теоретическая электрохимия» (Е. В. Никитин).
Ю. М. Каргин является соавтором книг «Спектры ЭПР органических ион-радикалов» (М., 1980 г.), «Электрохимия элементорганических соединений. Группа I, II, III периодической системы» (М., 1985 г.) и «Электрохимия элементорганических соединений. Группа IV, V, VI периодической системы» (М., 1986 г.). Дипломная работа Ю. А. Лисицына была отмечена премией и медалью Министерства высшего и среднего специального образования СССР за первое место во всесоюзном конкурсе 1983/84 г. на лучшую работу по естественным, техническим и гуманитарным наукам.
В 1997 г. Ю. М. Каргин сложил с себя полномочия заведующего кафедрой, а в августе 2001 г. переехал в Канаду. На должность заведующего кафедрой был избран профессор Б. Н. Соломонов. Свою работу Б. Н. Соломонов начал с обновления учебных программ спецкурсов кафедры. Цель – углубленное изучение всех разделов курса «Физическая химия» (термодинамика, кинетика и катализ, электрохимия). Были расширены и научные направления: термодинамика растворов, нефтехимия и катализ, физическая химия супрамолекулярные соединений, биофизхимия. В связи с учреждением Федерального университета и строительством нового химкорпуса в 2010-2016 годах кафедра значительно расширилась, получив новые помещения для лабораторий и новейшее научное оборудование.