化學

title: 词源.
content: 英语中的「化学」(英语:chemistry)一字的语源有多种说法。一种说法认为是由「炼金术」(英语:alchemy)得名的。英语中「英语:alchemy」一词源于古法语的「」和阿拉伯语的「」,意为「形态变化的学问」(英语:the art of transformation)。阿拉伯语中的「」一字则源于希腊语。亦有另一种说法认为英语中的「英语:chemistry」一字源自埃及语中的「」,意思是「土」(英语:earth)。  在中国,「化学」一词最早出现在1857年墨海书馆出版的期刊《六合丛谈》。伟烈亚力提及王韬在其日记中记载了从戴德生处听闻的「化学」一词。一般认为中文中的“化学”一词是徐寿翻译英国人的书《化学鉴原》一书时发明的。  「化学」一词被介绍到日本,取代了原先日语中的译法「舍密」。
title: 历史.
title: 人类早期对火的认识.
content: 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。
title: 炼金术.
content: 人类发现了黄金这种贵重的金属之后,很多人转移研究怎样把其他物质变成黄金。公元前300年至1500年,炼金术士皆研究如何将一些便宜的金属转化成黄金,因此累积了金属的提取和处理有关的观察和技术。有些炼金术士主要的工作是制造药物,中国当时亦有所谓炼丹术。2000年前,人类已广泛使用金、银、汞、铜、铁和青铜。当时的人类文明,对于陶瓷、染色、酿造、造纸、火药等在工艺方面已有一定成就,在技术经验上,对物质变化的理解已有一定观察和文献累积。
title: 早期化学.
content: 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,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,后来门得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。
title: 现代化学.
content: 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。
title: 当代化学.
content: 当代化学大致分为四大学门,各学门又有许多延伸的子学门和应用化学领域。  四大学门主要为:  其他延展和应用的学门:
title: 基本概念.
title: 原子.
content: 一粒原子是由原子核及外围带负电荷的电子(称为核外电子)组成的粒子,一般而言是化学研究的最小尺度范畴。原子核通常是由质子和中子组成。与通常的物理概念不同的是,单一的质子在化学领域被认为是H(氕)原子核,也就是说原子核内必然含有质子,但可能不含中子。 电子带负电荷,质子带正电荷,个数相同使得电荷平衡,令整个原子呈电中性。当核外电子数与原子核内质子数不相同时,则形成离子。通常认为离子也是原子的一种。
title: 元素.
content: 拥有相同质子数的同一类原子被称为“元素”。例如,氢这种元素中所有原子都是只有一粒质子。这个概念换过来说亦可:所有原子核中有六粒质子的原子都是碳,所有原子核中有九十二粒质子的都是铀。元素亦有另一定义,就是所有不可以用化学方法分解的物质都是元素。  在这么多种列举元素的方法中,最常用和最方便的莫过于元素周期表。周期表根据原子序数来排列原子,而原子序数就是一粒原子中质子的数量。因为这个奇怪的排列,排在一起的元素,无论是同一个直行、同一个横行还是纯粹在附近,都有一些大致上固定的关系。  同一种元素可能有很多个不同的核素。它们的质子数相同而中子数不同,因而化学性质相同。但由于它们的中子数不同,造成原子核稳定性不同,而造成某些核素具备放射性。同一种元素的不同核素在元素周期表内占据同一个位置,因此同一种元素的不同核素互称同位素。例如H(氕)与H(氘)互称同位素。
title: 物质.
content: 化学物质是指一种物体,它既确定了其化学组成,也确定了它的化学性质。严格的来讲,混合的化合物,元素等都不能算是化学物质,只能说是化学药品或者说化学制品。大多数我们日常生活碰到的化学品都是混合物,比如空气、合金、生物制品。
title: 命名法.
content: 物质的命名法在化学语言当中是最严格的一环。早在很久以前,化合物的命名是由其发现者自行决定的,这样则导致了命名的困难和混乱。而现在我们最常用的还是国际纯粹与应用化学联合会 (英语:International Union of Pure and Applied Chemistry) (英语:IUPAC)命名方法。它用一个命名系统让所有的化合物都有一个独有的名称和代码。有机化合物通过有机命名系统命名;而无机化合物通过无机命名系统命名。而通过化学索引服务(英语:Chemical Abstracts Service),我们可以轻松的通过CAS号(英语:CAS registry number)来找到每一个化合物的性质、特性、命名和结构。
title: 分子.
content: 一个分子是化合物的最基本结构,不用化学方法是拆不开的。大部分分子都是由两个或以上原子组成,但是都有些特例,例如氦气分子,只有一个原子。这些原子,如果多于一个,是通过化学键结合。
title: 离子和盐.
content: 离子是带电荷的物质,可以由原子或分子失去或得到电子形成。正离子(例如钠离子Na)和负离子(例如氯离子Cl)结合可以成为电荷中性的盐(例如食盐NaCl)。有些离子是由几个原子组成,而它们进行化学作用的时候又不会分离,例如磷酸根离子(PO)、铵离子(NH)。气相的离子通常被称为等离子体。
title: 酸碱性.
content: 物质可以被分类为一种酸或者是一种碱。通常我们有几种进行酸碱分类定义的理论。其中最简单的要数阿累尼乌斯理论(英语:Arrhenius theory),它认为:酸是能够在水当中电离出水合氢离子的物质;而相反碱则是在水当中电离出氢氧根离子的物质。而酸碱质子理论(英语:Brønsted–Lowry acid-base theory)则认为酸是能够在化学反应中给其他物质氢离子的物质;而碱则是相应能得到氢离子的物质。第三种理论被称作是路易斯酸碱理论(英语:Lewis acid-base theory),它是基于形成化学键之上的。路易斯理论认为:酸是在键的形成当中接受了一对电子;而碱则是在形成键的过程中给予了其他物质一对电子。因此,一个物质如果对于不同的酸碱理论来说,可能在此是酸,在另外一个理论来说却是碱。  酸性强度的衡量方法主要有两种:第一种是阿累尼乌斯定义的也就是我们最常用的pH,它是通过衡量一个溶液当中氢离子的浓度来确定酸性的大小。它的计算方法是pH=-log[H],也就是pH等于氢离子浓度的负对数(以10为底)。因此可以说,拥有更高浓度的氢离子溶液,其pH越低而酸性更强。第二种是英语:Brønsted–Lowry定义,也就是酸解离常数(K),它衡量的是物质作为酸的时候给予氢离子的能力。因此一个酸性越强的物质,其K更高,更具有给予氢离子的的倾向。同样的我们可以用pOH代替pH, K代替K来说明碱性强度。
title: 氧化还原.
content: 氧化还原的概念和一个物质的原子获取或者给予电子的能力有关。物质拥有氧化其他物质的能力就被成为氧化性,而此物质被成为氧化剂(英语:oxidizing agents),或者成为氧化物。一个氧化剂能够将电子从其他的物质上移走。相应的,具有还原其他物质的物质被称作有还原性而成为还原剂(英语:reducing agents)或者成为还原物。一个还原试剂能够传递给其他物质电子并且氧化自身。而正因为其“给予”了其他物质电子,它还被称为供电子物。氧化还原的性质与氧化数(英语:oxidation number)有关--其实真正的给予或者获取完成的电子并不存在。所以,氧化过程被定义为增加了氧化数,而还原则是降低的氧化数。  简单来说,氧化反应指还原剂失去电子,化合价上升;而还原反应是指氧化剂得到电子,但化合价下降。氧化和还原反应必须同时进行。
title: 化学品.
content: 化学品泛指一切有确实化学构造及化学成分的物质,所以又称化学物质。它们可以是元素、化合物或混合物。日常生活中,我们会遇到的东西多数都是混合物,例如合金。
title: 化合物.
content: 化合物是一些以不同元素用固定比例结合而成的物质。成分的比例决定了它的化学特性。例如水是用氢同氧以二比一组合而成,组成水分子的三个原子之间构成了104.5度的健角。不同化合物及元素之间的变化称为化学反应。
title: 摩尔以及物质的量.
content: 摩尔(英语:mole,仅台湾地区使用“莫尔”一词)是物质的量的国际单位,符号为mol。1摩尔是所含基本微粒个数与12克的碳-12(formula_1)中所含原子个数相等的一系统物质的量。使用摩尔时,应指明基本微粒,可以是分子、原子、离子、电子或其他基本微粒,也可以是基本微粒的特定组合体。1摩尔物质中所含基本微粒的个数等于阿伏伽德罗常数,符号为N,数值是6.0214129×10,常取6.02×10。  一种物质的摩尔质量与分子量,在使用国际单位制时,在数值上相等。
title: 化学键.
content: 化学键是指组成分子或材料的粒子之间互相作用的力量,其中粒子可以是原子、离子或是分子。化学键的物理本质来自于粒子和粒子之间的静电力,量子力学上意指原子间电子的波函数线性叠加。化学键是化学最重要的概念之一,物理理论本质由莱纳斯·鲍林建立。化学家为能简洁表述化学键并规避量子力学的复杂性,将化学键分类为共价键、离子键和金属键,较弱的键结如氢键及较特殊的配位相互作用等。无论分类为何,其物理本质都是相同的。
title: 分子间力.
content: 分子间力是不同分子之间的作用力,主要有氢键,范德华力,亲水作用/疏水作用等,这种作用力比化学键弱,容易打开或重新组合,但是是形成分子空间排列和架构的重要作用力,是现代化学的重要研究方向之一。
title: 物理特性.
content: 物质有时会是液体,有时会是固体,有时会是气体,这些叫作物质的相态。一件物质是否软、透不透光、透光的话它的折射率是多少,这些都是一件物质的物理特性。总而言之,物理特性即是一种物质不靠化学作用都可以断定到的特性。
title: 化学反应.
content: 化学反应,亦称化学变化是一种物质转变为另一种物质的过程,涉及分子中原子的交换和化学键的转移、形成或消失。化学反应形成的改变既可令很多独立的分子结合,也可将一个较大型的分子拆开成为很多独立的小分子,甚至是同一分子内有原子移动,即使原子的数量没有改变,但仍会构成化学反应。  化学变化,亦称化学反应是一种物质转变为另一种物质的过程,涉及分子中原子的交换和化学键的转移、形成或消失。化学变化形成的改变既可令很多独立的分子结合,也可将一个较大型的分子拆开成为很多独立的小分子,甚至是同一分子内有原子移动,即使原子的数量没有改变,但仍会构成化学变化。
title: 平衡.
content: 虽然平衡概念在科学各领域都得到广泛的应用,但在化学中,化学平衡是指化学成分中出现多种不同状态的可能性,例如在可以彼此反应的几种化合物的混合物中,或当物质可以以多于一种相态存在的时候。  即使有着不变的化学组成,但在平衡系统中的化学物质通常并非处于静止状态;这些物质的分子会互相继续进行反应,从而产生动态平衡。因此,化学平衡描述了诸如化学成分之类的参数随时间保持不变的状态。
title: 化学定律.
content: 化学反应的守恒必须符合物理守恒定律,反应前后应符合:
title: 化学工业.
content: 化学工业(化工)是当代经济活动当中重要的一部分。全球50大化学品制造商在2004年共销售了5870亿美元的业绩,其中利润占据了8.1%,其中研发成本占据了2.1%
title: 学科分类.
content: 其他还有诸如放射分析化学、同位素化学、辐射化学、核燃料、反应堆和裂变产物化学、地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学、药物化学、神经化学、农业化学、石油化学、木材化学、土壤化学、煤化学、食品化学、化学地理学、天体化学、岩石化学、空间化学及胶体与界面化学等

Summary: 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。「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。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(,英语:General Chemistry,)。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。