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化学是一门研究物质的性质、组成、结构、以及变化规律的物理的子学科。化学研究的对象涉及物质之间的相互关系,或物质和能量之间的关联。传统的化学常常都是关于两种物质接触、变化,即化学反应,又或者是一种物质变成另一种物质的过程。

准确的说,化学的研究范围是包括分子电子离子原子原子团在内的核-电子体系。“化学”一词,若单从字面解释就是“变化的学问”之意。化学主要研究的是化学物质互相作用的科学。

化学家

化学如同更广义的物理皆为自然科学之基础科学。很多人称化学为“中心科学”[1],因为化学为部分科学学门的核心,连接物理概念及其他科学,如材料科学纳米技术生物化学等。研究化学的学者称为化学家。

化学家的概念中一切物质都是由原子或比原子更细小的物质组成,如电子、中子质子。但化学反应都是以原子或原子团为最小结构进行的。若干原子通过某种方式结合起来可构成更复杂的结构,例如分子、离子或者晶体。当代的化学已发展出许多不同的学门,通常每一位化学家只专精于其中一、两门。在中学课程中的化学,化学家称为普通化学(德语:Allgemeine Chemie,英语:General Chemistry,法语:Chimie Générale)。普通化学是化学的导论。普通化学课程提供初学者入门简单的概念,相较于专业学门领域而言,并不甚深入和精确,但普通化学提供化学家直观、图像化的思维方式。即使是专业化学家,仍用这些简单概念来解释和思考一些复杂的知识。

早期化学

早期化学家收集了很多不同物质的资料。在17世纪以前,化学成就并不大(燃素说、炼金术),其中较有成就者如罗伯特·波义耳。到了1750年,化学仍带有神秘色彩,并为不正确的理论支配着。直到1773年,安托万-洛朗·德·拉瓦锡提出了质量守恒定律[2],并以氧化还原反应解释燃烧现象,推翻了盛行于中世纪的燃素说,才开启了现代化学之路;他因此被尊崇为“化学之父”。接着道尔顿整合当时的化学知识,并以自身的实验所得提出了划时代的原子说。此后,一些化学家相继发现了各种化学元素,后来门捷列夫建立了元素周期表令化学视界更臻完备。1901年,化学家诺贝尔以其遗产成立了诺贝尔化学奖,以表扬在化学领域对人类有贡献者。

现代化学

现代化学始于20世纪初期蓬勃发展的量子力学。莱纳斯·鲍林引进量子力学解释化学键的本质,得以用波函数的线性叠加来描述。质子、中子和电子的发现,使化学真正由原子尺度来理解化学反应。量子力学和电子学的发展,使得许多新型仪器得以开发,来探索和分析化合物的结构和成分,如光谱仪色谱仪核磁共振仪质谱仪等。

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参考文献

  1. 化学是中心科学,豆丁网,2014-07-11
  2. 拉瓦锡质量守恒定律的发现历程,枫网,2014-3-31