化学
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化學的早期歷史主要都是與金屬的提取和處理有關。2000年前，人類己廣泛使用金，銀，汞(水銀)，銅，鐵和青銅。
中国古代的炼丹术，西方古代的炼金术，就部分含有化学的雏形，并对近代化学的形成、发展有重大意义。 而中国古代在陶瓷、染色、酿造、造纸、火药等在化学工艺方面成就杰出。
1800年裏(公元前300-1500年)，煉金術士的主要興趣是將一些便宜的金屬轉化成黃金。跟着的一百年是醫療化學的世紀,因為那時候化學家主要的工作是製造藥物。
古化學家收集了很多不同物質的資料。但是化學的發展到了16世紀還是很慢。在17世紀出現了好幾位大化學家，其中之一是罗伯特·波义耳，他被尊崇為化學之父。
在這之後，很多新發現一個接着一個的出現。到了1850年，化學己與現在所熟知的甚為相似。
当前的化学已从改造天然物质、仿制天然物质向设计功能物质方向迈进。在分子水平上设计制造具有直接功能（如：分辨功能、记忆功能）的材料已不是空想。
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[编辑] 化學概論
很多人稱化學為「中心科學」(Central science)，因為化學將科學的其他分支，例如物理、材料科學、納米科技、生物學及地質學等等連上。化學的很多專科都與其他科學學派有相同的地方。
化學其中一個基本的成份是它的研究涉及物質。所謂的涉及可以是兩種物質互相影響，亦可以是物質與其他不是實體的東西，例如能量之間的影響。傳統的化學常常都是關於兩種物質相遇、變化，平日常說的「化學反應」；又或者是一種物質變成另一種物質的過程。這些變化有時會需要使用電磁波，當中電磁波負責激發化學作用。不過有時化學都不一定要關於物質之間的反應。光譜學研究物質與光之間的關係，而這些關係並不涉及化學反應。
研究化學的學者稱為化學家。在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。一堆原子結合以後可以成為各種其他物質，例如分子、離子或者結晶體。地球上一切的東西，生活中一切的物件和物質的特性都是受化學特性和物理特性所掌管。
鋼之所以那麼硬，是因為它們中的原子組成了一個很大的結晶，每粒原子都與鄰近的原子結合得很牢。木之所以能燃燒，因為它們與空氣中的氧只要超過某溫度就會發生反應，發光和發熱。水是液體，因為它們中的粒子的活動程度大於固體而少於氣體。人有視覺，因為眼中有些遇到光會變化的蛋白質，把訊息傳到腦中。
化學中有很多不同的分支，而每一位化學家通常都是強於一、兩個範疇；在中學課程中的化學，化學家管那做「普及化學」。普及化學可算是化學那麼多範疇的大導論。很多普及化學課程中的概念其實都不是太完善和不太精確。很多時候化學家都會用這些簡單概念來解釋一些複雜的知識。
英文「化學」(Chemistry)一字就是由「鍊金術」(Alchemy)得名的。
[编辑] 歷史
最早的化學要算是人類對火的研究。對於當時的人來說，火可以將一種物體變成另一種物體，所以成為了當時人最有興趣研究的現象。如果沒有火，人類不會發現到鐵和玻璃的製造方法。後來，當人發現了金這一種貴重的金屬之後，很多人去研究怎樣把其他物質變成金。這些研究促成了一種原科學(protoscience)－鍊金術的誔生。之後，各界鍊金術士又發明了很多化學生産過程，為現代化學的誔生奠定了基礎。現代‘化學是由1873年拉瓦錫(Antoine Lavoisier)提出質量守恆定律(conservation of mass)開始出現。接著化學家發現了各種化學元素，為後來門得列夫(Дми́трий Ива́нович Менделе́ев，Dmitri Mendeleev)建立的元素週期表奠定基礎。1901年，諾貝爾化學獎成立，確認了化學對人類的貢獻。
[编辑] 化學的分支
化學分為幾個大門派，在它們以外又有很多跨越門派的研究方向及項目。
- 分析化學是一門研究物質樣本，從而分析它們中的化學成分和物理結構的科學。分析化學通常都會用一些各個化學門派通用的實驗工具和方法。這些通用的方法是理論化學以外的各個門派都會使用。
- 生物化學是研究生物中各種化學物質、化學作用及物質之間的互動過程的科學。生物化學、有機化學和藥物化學之間的關係十分密切。生物化學常常都會被與分子生物學及遺傳學一起作研究。
- 有機化學即人類對有機化合物的研究，簡單來說即是碳化合物的科學。有機化學主要研究呢的碳化物的化學特性及物理結構。
- 無機化學是一門對無機化合物的研究。值得一提的是，有機同無機中間的界綫其實並不絕對。有機金屬化學就係是一門介乎有機和無機中間的化學。
- 有機金屬化學是研究一些有碳同金屬原子之間的化學鍵的化合物的化學分支。
- 物理化學是從物理角度分析各種化學作用根底原理的化學門派。物理化學家對一個化學作用最有興趣的是當中能量的轉變及化學作用中間的力學。熱化學、反應速度、電化學、統計力學以及光譜學都是物理化學入面常見的課題。物理化學和分子物理有很多重覆了的地方，而物理化學家甚至會用微積分去解釋化學現象和訂立化學方程。物理化學有時又與量子化學和理論化學關係密切，放在一起混為一談。
- 理論化學是從數學或者物理的純理論去解釋各種化學現象的門派。第二次世界大戰之後，電腦的高速發展促成了計算化學的進步。由還原論(reductionism)的角度來看，其實理論化學根本就是物理而不是化學。
- 計算化學其實嚴格來說是一門藝術，因為它只是用電腦程式來解決化學上的問題。
- 熱化學是研究各種化學反應途中化學能和其他能量形式之間的轉換的化學。
- 電化學是研究各種因為電力推動而發生的化學作用或者會在運作途中産生電力的化學作用的科學門派。生活中常見的各種電池就是電化學的研究成果。
- 光化學研究各種化學物質，尤其是原子和細粒的分子，及光之間的互動。
- 聲化學研究化學品和聲音之間的互動。
- 藥物化學研究化學物質怎樣用於藥物中，從而改變藥物的功效，做出醫病的作用。它其實是幾個化學門派，包括有機化學、生物化學、物理化學，及幾個不屬於化學的科學門派，包括藥理學、分子生物學和統計學的結合。
- 量子化學用量子力學及其他純理論手段解釋各種化學現象。量子化學家，通常是量子物理學家，喜歡用一粒原子中的電子和質子的排列以及它們之間的空隙有多闊來說明為什麼一個化學反應會這樣發生。
- 核子化學研究不同的次原子粒子怎樣走在一起，形成一個原子核，及研究一個原子核中的物質如何變化。
- 天文化學研究外太空的化學物質，分析它們的成分、結構與地球上的物質有什麼不同。
- 大氣化學是一種對地球大氣層及其他星球的大氣層的研究。大氣化學都會研究環境變化途中發生過什麼化學反應。
- 環境化學從化學角度研究自然環境中生物的變化。
- 綠色化學研究怎樣從化學角度減低污染。
- 資訊化學用電腦去解決化學上的問題。
- 地球化學研究地殼中各種物質的化學特性，解釋它們的構造。
- 石油化學從化學角度研究石油及天然氣的特性及煉油技術。
- 高分子化學研究比較大的分子，即是高分子，例如發泡膠怎樣造出來和有些什麼特性。高分子化學亦會研究怎樣令很多分子結合為一粒高分子。
- 超分子化學研究共價鍵以外各種化學鍵，例如氫鍵、范德華力 (van der Waals force) 、抗水效應 (hydrophobic effect)的運作。
- 化學工程研究怎樣把化學品或其他物料變得更加有用。
[编辑] 基本概念
[编辑] 命名系統
在化學中，命名系統是指將各種化學品命名的方法。這些命名系統給每一種東西一個有系統的名字。有機化合物會根據有機命名系統命名，而無機化合物則會根據無機命名系統改名。
[编辑] 原子
一粒原子即是一粒由一個有正電荷的原子核及一堆帶負電荷的電子組成的粒子。原子核中有質子及中子。一個原子中的電子組成它的電子殼，而電子殼內的負電荷會平衡原子核內的正電荷，令整個原子呈中性。
[编辑] 元素
一種元素即是所有原子核內有一樣多的質子的原子的統稱，例如氫這種元素中所有原子都是只有一粒質子。這個概念換過來說亦可：所有原子核中有六粒質子的原子都是碳，所有原子核中有九十二粒質子的都是鈾。元素亦有另一定義，就是所有不可以用化學方法分解的物質都是元素。
在這麼多種列舉元素的方法中，最常用和最方便的莫過於元素週期表。週期表根據原子序數來排列原子，而原子序數就是一粒原子中質子的數量。因為這個奇怪的排列，排在一起的元素，無論是同一個直行、同一個橫行還是純粹在附近，都有一些大致上固定的關係。
同一種元素可能有很多個不同的同位素。它們除了重量有些分別，或者有的因為太多、太少中子而導致原子核不穏定之外其他東西大致一樣。
[编辑] 化合物
化合物是一些以不同元素用固定比例結合而成的物質。成份的比例決定了它的化學特性。例如水是用氫同氧以二比一組合而成，結果它三個原子之間就造了一個104.5度的角度出來。不同化合物及元素之間的變化稱為化學反應。
[编辑] 分子
一個分子是化合物的最根本組織，不用化學方法是拆不開的。大部分分子都是由兩個或以上原子組成，但是都有些特例，例如氦氣分子，只有一個原子。這些原子，如果多於一個，是由化學鍵結合。
[编辑] 離子
離子是原子完成化學反應之後的結果，它們比正常的同一款元素少一些或多一些電子。正離子(例如鈉離子Na+)和負離子(例如氯離子Cl-)結合可以成為電荷中性的鹽(例如食鹽NaCl)。有些離子是由幾個原子組成，而它們進行化學作用的時候又不會散開，例如磷酸鹽(PO43-)、銨(NH4+)。
[编辑] 化學品
化學品泛指一切有確實化學構造及化學成份的物質，所以又稱化學物質。它們可以是元素、化合物或混合物(mixture)。日常生活中，我們會遇到的東西多數都是混合物，例如合金、空氣和生物。
[编辑] 化學鍵
化學鍵是一種把一個化合物中不同原子結合在一起的力量。化學鍵有很多種，當中共價鍵、離子鍵和金屬鍵比較常見。很多時候一個原子的穏定氧化數可以讓人推測一個化合物的結構。不過，當物質越來越覆雜，氧化數就再不能夠用來讓人估計化合物的結構，那時就需要拆開化合物，用量子力學研究。
[编辑] 物理特性
物質有時會是液體，有時會是固體，有時會是氣體，這些叫作物質的相態。一件物質是否軟、透不透光、透光的話它的折射率(refractive index)是多少，這些都是一件物質的物理特性。總而言之，物理特性即是一種物質不靠化學作用都可以斷定到的特性。
[编辑] 化學作用
化學作用是一個令一種物質變成另一種物質的過程。這個改變既可以是令很多粒分子結合，變成一粒巨型分子，又可以是把將一粒巨型分子拆開成為很多小小的分子，甚至是同一個分子中的原子走位，整個分子的原子總數沒有變過，都稱為化學作用。無論如何，大部分化學反應都會涉及化學鍵的形成或消失。
如果一種物質與氧作完化學反應，我們稱它被氧化。一種酸與一種鹼做化學反應，令雙方的腐蝕性都沒有了，這就稱為中和。通過化學反應，物質又可以由一款變成另一款。化學家與藥劑師大量生產化學品就是一個例子。
[编辑] 定律
化學中有不少定律，當中比較重要的有：
[编辑] 參考資料
- 朗文化學詞典，朗文(香港)，1997年
[编辑] 学科分类
[编辑] 参看
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