化学

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研究物质的结构、组成、性质、变化和性能等方面的科学。化学的发展历史，可以分为5个时期：第1时期，公元前8000年前到17世纪中叶，即古代化学的起源、炼金术的出现和发展，直到波义耳的元素论的提出。第2时期，17世纪中叶到19世纪初，即化学作为物质组成的科学时期。第3时期，19世纪初到19世纪80年代，即化学中原子—分子学说的创立和发展时期。第4时期，19世纪80年代中期到20世纪50年代中期，即化学过程学说的出现与发展时期。第5时期，20世纪50年代中期起到今后若干年，现代化学新方向的形成时期，化学开始利用生物界的催化经验，发展了化学中的进化论，开展了计算机化学等。现代化学一般分为无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学和分析化学5大分支。随着科学技术的不断发展，化学的分支及其相关的边缘学科也在不断增多，如生物化学、放射化学、地球化学、计算机化学等等。化学的发展，不仅对物理、生物、地质等众多学科的发展具有重要影响，而且对工农业等物质生产产生巨大作用。

化学

自然科学基本学科之一。主要研究物质的组成、结构和性质；研究物质在各种不同聚集态下，在分子与原子水平上的变化和反应规律、结构和各种性能之间的相互关系以及反应过程中的结构变化、能量关系和对各种性质的影响。现代化学则是以研究电子在原子、分子中运动状态与规律的科学，它是以量子力学作为理论基础的。
化学这个领域包括对几乎数量无限的化合物的研究。为便于研究，一般分为五个分支：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和生物化学。随着现代化学的发展，又出现了许多新的交叉学科和边缘学科，如计算化学、激光化学等等。化学有两种研究手段：一是理论的，一是实验的。它们相互依赖，缺其一，另一个则不会长期有效。各种理论研究手段已经并正在起着将大量的实验结果相关联，并使其理论化的作用。在有的理论方法中要利用“模型”，例如在引出气态方程PV=nRT时，就提出了气体分子运动论的模型。计算机的发展方便了大量原始数据的处理，更有助于模型的研究和实验方案的设计。
现代原子理论认为，原子是由核和电子云组成，核很致密，带正电荷。在化学反应过程中，核的组成不变，但电子云的分布改变。原子的电子云是电子运动几率的分布。原子的净电荷为零，电子数等于质子数也称原子序数，是该元素所有原子的特征。按原子序数的顺序将元素列成表的形式，并在这个表中明显地标示具有类似性质的元素周期性地重复出现，这样的表称为元素周期表，它起着把各元素的性质及其所形成的各种类型化合物间的关系加以关联的作用。
化学键的本质及有关问题的处理是化学中最有意义的问题。处理这个问题的方法之一是通过价键模型来进行研究。价键法从原子轨道、原子内电子的空间分布改变，以两核间共用电子对的方式充满原子轨道，这种由两核间共用一对电子形成的键称为σ键（共价键）。在研究含有3个或3个以上原子的分子时，原子空间取向是极为重要的。对共价键性质的第二个量子化学方法是分子轨道法，这个方法给出分子的一系列能级以及分子中电子云分布的信息。为了能形成一个稳定的分子，分子中处于成键分子轨道中的电子数必须多于处于反键分子轨道中的电子数。有的分子在形成中，一个电子完全转移，形成正、负离子，这类化学键就称离子键。在现代化学中，碳的同位素¹²C被当作实验测定一切元素原子质量的基准点，因此，它是化学中一切定量关系的基础。¹²C被指定为精确地具有12个原子质量单位共价键。在研究含有3个或3个以上原子的分子时，原子空间取向是极为重要的。对共价键性质的第二个量子化学方法是分子轨道法，这个方法给出分子的一系列能级以及分子中电子云分布的信息。为了能形成一个稳定的分子，分子中处于成键分子轨道中的电子数必须多于处于反键分子轨道中的电子数。有的分子在形成中，一个电子完全转移，形成正、负离子，这类化学键就称离子键。
在现代化学中，碳的同位素¹²C被当作实验测定一切元素原子质量的基准点，因此，它是化学中一切定量关系的基础。¹²C被指定为精确地具有12个原子质量单位(aum)的质量。应用质谱仪，任一元素的任一同位素都可获得以原子量单位表示的准确的质量；也可用它确定离子质量和电荷的比率以及有机分子的结构。
在研究化学反应时，对于一个封闭的化学体系，在恒温下常达到一个稳定状态，即产物又生成反应物的速率与正反应速率相等，这时体系称为达到了化学平衡。平衡常数数值高，意味着达到平衡时反应物转化为产物的转化率高，这说明在一定温度下特定物质的反应趋势，但与达到平衡所需的时间毫无关系。关于化学反应的动力学的研究，用实验方法是困难的，对于大多数反应可以说在高温时速度都增大，因为温度升高，活化分子百分数增大，也即化学反应发生所需的能量（活化能）增加；催化剂可改变反应机理，降低活化能，从而加速反应进行。
随着化学在各方面的应用，又陆续形成了许多分支及边缘学科，如生物化学、农业化学、石油化学、海洋化学、地质化学、地球化学、量子化学等。20世纪中叶，由于新能源（原子能）、新材料(塑料、半导体)等的出现和利用，又逐渐形成了原子能化学和辐射化学、高分子化学、半导体化学等新的分支。
化学发展到今天，已经成为人类认识物质自然界、改造物质自然界，并从物质和自然界的相互作用得到自由的一种极为重要的武器。随着社会生产的发展，化学越来越深入到人类活动的各个领域，农、轻、重，吃、穿、用，无不密切地依赖化学。因为化学曾为人类使用煤和石油做出过贡献，现在又为开发新能源——氢、太阳能提供理论根据；化学又为人类利用自然界的原材料制造出新物质起了重要作用，在复杂的有机医药、农药以及控制电子流动而使电子计算机运转的无机固体中都有化学知识的运用。化学包括了各种催化剂的发明和研制成功的机理，使仿制、改造复杂的天然化合物成为现实；化学还为人类提供了各式各样的橡胶、塑料和纤维制品，实现了人类从大自然取得自己所需要的许许多多物质的可能性。可见，化学是一门满足社会需要的中心科学，它对于人类努力去发现新的生产流程、开发新能源、促使世界人口足食、增进人类健康、攻克疾病、监测和保护我们的环境等方面都具有重要的意义。