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化學是一門研究物質的性質、組成、結構、以及變化規律的物理的子學科。化學研究的對象涉及物質之間的相互關係,或物質和能量之間的關聯。傳統的化學常常都是關於兩種物質接觸、變化,即化學反應,又或者是一種物質變成另一種物質的過程。

準確的說,化學的研究範圍是包括分子電子離子原子原子團在內的核-電子體系。「化學」一詞,若單從字面解釋就是「變化的學問」之意。化學主要研究的是化學物質互相作用的科學。

化學家

化學如同更廣義的物理皆為自然科學之基礎科學。很多人稱化學為「中心科學」[1],因為化學為部分科學學門的核心,連接物理概念及其他科學,如材料科學納米技術生物化學等。研究化學的學者稱為化學家。

化學家的概念中一切物質都是由原子或比原子更細小的物質組成,如電子、中子質子。但化學反應都是以原子或原子團為最小結構進行的。若干原子通過某種方式結合起來可構成更複雜的結構,例如分子、離子或者晶體。當代的化學已發展出許多不同的學門,通常每一位化學家只專精於其中一、兩門。在中學課程中的化學,化學家稱為普通化學(德語:Allgemeine Chemie,英語:General Chemistry,法語:Chimie Générale)。普通化學是化學的導論。普通化學課程提供初學者入門簡單的概念,相較於專業學門領域而言,並不甚深入和精確,但普通化學提供化學家直觀、圖像化的思維方式。即使是專業化學家,仍用這些簡單概念來解釋和思考一些複雜的知識。

早期化學

早期化學家收集了很多不同物質的資料。在17世紀以前,化學成就並不大(燃素說、鍊金術),其中較有成就者如羅伯特·波義耳。到了1750年,化學仍帶有神秘色彩,並為不正確的理論支配着。直到1773年,安托萬-洛朗·德·拉瓦錫提出了質量守恆定律[2],並以氧化還原反應解釋燃燒現象,推翻了盛行於中世紀的燃素說,才開啟了現代化學之路;他因此被尊崇為「化學之父」。接着道爾頓整合當時的化學知識,並以自身的實驗所得提出了劃時代的原子說。此後,一些化學家相繼發現了各種化學元素,後來門捷列夫建立了元素周期表令化學視界更臻完備。1901年,化學家諾貝爾以其遺產成立了諾貝爾化學獎,以表揚在化學領域對人類有貢獻者。

現代化學

現代化學始於20世紀初期蓬勃發展的量子力學。萊納斯·鮑林引進量子力學解釋化學鍵的本質,得以用波函數的線性疊加來描述。質子、中子和電子的發現,使化學真正由原子尺度來理解化學反應。量子力學和電子學的發展,使得許多新型儀器得以開發,來探索和分析化合物的結構和成分,如光譜儀色譜儀核磁共振儀質譜儀等。

視頻

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參考文獻

  1. 化學是中心科學,豆丁網,2014-07-11
  2. 拉瓦錫質量守恆定律的發現歷程,楓網,2014-3-31