化學(xué)是一門研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)、以及變化規(guī)律的物理的子學(xué)科 ?；瘜W(xué)研究的對象涉及物質(zhì)之間的相互關(guān)系，或物質(zhì)和能量之間的關(guān)聯(lián) 。傳統(tǒng)的化學(xué)常常都是關(guān)于兩種物質(zhì)接觸、變化，即化學(xué)反應(yīng)，又或者是一種物質(zhì)變成另一種物質(zhì)的過程 。這些變化有時會需要使用電磁波，當(dāng)中電磁波負責(zé)激發(fā)化學(xué)作用 。不過有時化學(xué)都不一定要關(guān)于物質(zhì)之間的反應(yīng) 。光譜學(xué)研究物質(zhì)與光之間的關(guān)系，而這些關(guān)系并不涉及化學(xué)反應(yīng) 。準確的說，化學(xué)的研究范圍是包括分子、電子、離子、原子、原子團在內(nèi)的核-電子體系 。[2]“化學(xué)”一詞，若單從字面解釋就是“變化的學(xué)問”之意 ?；瘜W(xué)主要研究的是化學(xué)物質(zhì)[3]互相作用的科學(xué) ?；瘜W(xué)如同更廣義的物理皆為自然科學(xué)之基礎(chǔ)科學(xué) 。很多人稱化學(xué)為“中心科學(xué)”，因為化學(xué)為部分科學(xué)學(xué)門的核心，連接物理概念及其他科學(xué)，如材料科學(xué)、納米技術(shù)、生物化學(xué)等 。研究化學(xué)的學(xué)者稱為化學(xué)家 。在化學(xué)家的概念中一切物質(zhì)都是由原子或比原子更細小的物質(zhì)組成，如電子、中子和質(zhì)子 。[4]但化學(xué)反應(yīng)都是以原子或原子團為最小結(jié)構(gòu)進行的 。若干原子通過某種方式結(jié)合起來可構(gòu)成更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，例如分子、離子或者晶體 。當(dāng)代的化學(xué)已發(fā)展出許多不同的學(xué)門，通常每一位化學(xué)家只專精于其中一、兩門 。在中學(xué)課程中的化學(xué)，化學(xué)家稱為普通化學(xué)（德語：AllgemeineChemie，英語：GeneralChemistry，法語：ChimieGénérale） 。普通化學(xué)是化學(xué)的導(dǎo)論 。普通化學(xué)課程提供初學(xué)者入門簡單的概念，相較于專業(yè)學(xué)門領(lǐng)域而言，并不甚深入和精確，但普通化學(xué)提供化學(xué)家直觀、圖像化的思維方式 。即使是專業(yè)化學(xué)家，仍用這些簡單概念來解釋和思考一些復(fù)雜的知識 。
最早的化學(xué)要算是人類對火的研究 。對于當(dāng)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(dāng)時人最有興趣研究的現(xiàn)象 。如果沒有火，人類不會發(fā)現(xiàn)到鐵和玻璃的煉制方法 。
早期化學(xué)家收集了很多不同物質(zhì)的資料 。在17世紀以前，化學(xué)成就并不大主要有燃素說、煉金術(shù)等 。現(xiàn)代化學(xué)始于20世紀初期蓬勃發(fā)展的量子力學(xué) 。萊納斯·鮑林引進量子力學(xué)解釋化學(xué)鍵的本質(zhì)，得以用波函數(shù)的線性疊加來描述 。質(zhì)子、中子和電子的發(fā)現(xiàn)，使化學(xué)真正由原子尺度來理解化學(xué)反應(yīng) 。量子力學(xué)和電子學(xué)的發(fā)展，使得許多新型儀器得以開發(fā)，來探索和分析化合物的結(jié)構(gòu)和成分，如光譜儀、色譜儀、核磁共振儀和質(zhì)譜儀等 。
物理化學(xué)是從物理角度分析化學(xué)原理的化學(xué)學(xué)門，可謂近代化學(xué)的原理根基 。物理化學(xué)家關(guān)注于分子如何形成結(jié)構(gòu)、動態(tài)變化、分子光譜的根本原理，以及平衡態(tài)等基本問題，涉及熱力學(xué)、量子力學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)等重要物理領(lǐng)域 。大體而言，物理化學(xué)為四大學(xué)門中最講求數(shù)值精確以及理論架構(gòu)嚴謹?shù)膶W(xué)門 。
分析化學(xué)開發(fā)分析物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)與量的方法，使化學(xué)物質(zhì)成分得以定性或定量，化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)得以確定 。從分析手段分，分析化學(xué)又可分為化學(xué)分析和儀器分析 。分析化學(xué)是化學(xué)家最基礎(chǔ)的訓(xùn)練之一 。化學(xué)家在實驗技術(shù)和基礎(chǔ)知識上的訓(xùn)練，皆得力于分析化學(xué) 。當(dāng)代分析化學(xué)著重儀器分析，常用的儀器分析手段有如下幾種：光譜法（例如紫外分光光度法、紅外光譜法、原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、X射線衍射法、拉曼光譜法等）、色譜法（例如薄層色譜法、氣相色譜法、液相色譜法、電泳法等）、電化學(xué)分析（例如伏安法、電致發(fā)光法、電導(dǎo)分析法等）、質(zhì)譜法、能譜法等 。
有機化學(xué)研究碳、氫、氧、氮、硫等元素組成的化合物的化學(xué)學(xué)門 。有機化學(xué)主要研究有機化合物的合成途徑和方法、機構(gòu)和物理性質(zhì) 。由于有機化學(xué)高度的應(yīng)用性和悠久的發(fā)展歷史，通常被普羅大眾視為當(dāng)代化學(xué)的代名詞 。有機合成和新反應(yīng)途徑的開發(fā)，對于藥物，天然物，生物和材料高分子的開發(fā)，都是極為重要的一環(huán)，對于化學(xué)工業(yè)有極大的影響 。

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