物理化学的核心是探究物质在化学变化（包括相变）中的基本规律，以及化学物质的结构和性能之间的内在联系。统计力学在这个过程中扮演了关键角色，它为理解唯象热力学的基本定律和热力学函数的微观含义提供了工具。统计力学深化了我们对系统宏观性质（如压力、热容、熵和焓）微观结构本质的理解，特别是在解释涨落现象方面，它展现出了独特的功效。

化学统计力学能够通过分析物质的微观性质，如粒子的平动、转动、振动和电子运动，精确计算出热力学性质，如气体的压力和标准平衡常数。它为化学动力学理论，如碰撞理论和过渡态理论，奠定了坚实的数学基础。这些理论不仅应用于气态、液态、固态等基本状态，也扩展到了溶液、混合物、界面和吸附等复杂系统的研究。

然而，化学统计力学并非完美无缺。它在处理分子结构和性质时，有时会依赖简化假设，导致理论结果与实际存在一定程度的偏差。这些局限性提示我们，尽管统计力学在化学研究中占据重要地位，但仍需进一步深入研究和改进，以提高其预测和解释能力。