化学知识有那些?

化学知识有那些?

健康常识常识百科2022-04-09 10:57:2838A+A-

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。这些变化有时会需要使用电磁波,当中电磁波负责激发化学作用。不过有时化学都不一定要关于物质之间的反应。光谱学研究物质与光之间的关系,而这些关系并不涉及化学反应。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。[2]“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[3]互相作用的科学。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”,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。在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、中子和质子。[4]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:AllgemeineChemie,英语:GeneralChemistry,法语:ChimieGénérale)。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。

最早的化学要算是人类对火的研究。对于当时的人来说,火可以将一种物体变成另一种物体,所以成为了当时人最有兴趣研究的现象。如果没有火,人类不会发现到铁和玻璃的炼制方法。

早期化学家收集了很多不同物质的资料。在17世纪以前,化学成就并不大主要有燃素说、炼金术等。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、核磁共振仪和质谱仪等。

物理化学是从物理角度分析化学原理的化学学门,可谓近代化学的原理根基。物理化学家关注于分子如何形成结构、动态变化、分子光谱的根本原理,以及平衡态等基本问题,涉及热力学、量子力学、统计力学等重要物理领域。大体而言,物理化学为四大学门中最讲求数值精确以及理论架构严谨的学门。

分析化学开发分析物质成分、结构与量的方法,使化学物质成分得以定性或定量,化学物质结构得以确定。从分析手段分,分析化学又可分为化学分析和仪器分析。分析化学是化学家最基础的训练之一。化学家在实验技术和基础知识上的训练,皆得力于分析化学。当代分析化学着重仪器分析,常用的仪器分析手段有如下几种:光谱法(例如紫外分光光度法、红外光谱法、原子发射光谱法、原子吸收光谱法、X射线衍射法、拉曼光谱法等)、色谱法(例如薄层色谱法、气相色谱法、液相色谱法、电泳法等)、电化学分析(例如伏安法、电致发光法、电导分析法等)、质谱法、能谱法等。

有机化学研究碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的化合物的化学学门。有机化学主要研究有机化合物的合成途径和方法、机构和物理性质。由于有机化学高度的应用性和悠久的发展历史,通常被普罗大众视为当代化学的代名词。有机合成和新反应途径的开发,对于药物,天然物,生物和材料高分子的开发,都是极为重要的一环,对于化学工业有极大的影响。

无机化学有机化合物以外元素的化学领域,研究化合物的合成途径和方法,机构和物理性质,最常见的分子体系为金属化合物。有机和无机化学领域常有交叠,甚至有密不可分的趋势。有机金属化学就是一门结合有机和无机领域的化学。

其他延展和应用的学门可以拓展到19个,如下:

理论化学;计算化学;生物化学;热化学;电化学;光化学;药物化学;量子化学;核子化学;放射化学;天体化学;大气化学;环境化学;绿色化学;资讯化学;地球化学;石油化学;高分子化学;超分子化学。

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