Χημεία

Η χημεία είναι μία από τις επιστήμες που μελετούν την ύλη και τις ιδιότητές της (η άλλη επιστήμη είναι, κυρίως, η Φυσική). Ειδικότερα, η χημεία ως επιστήμη ενδιαφέρεται για τη σύνθεση και τη δομή της ύλης, ενώ έχοντας επίγνωση των δύο αυτών χαρακτηριστικών ενός υλικού προσπαθεί να ερμηνεύσει τις ιδιότητές του και ιδιαίτερα τις μεταβολές της σύστασής του, δηλαδή τις χημικές αντιδράσεις στις οποίες αυτό μπορεί να συμμετάσχει.
Η χημεία προσεγγίζει την ύλη κυρίως στο επίπεδο των ατόμων εξετάζοντας τις αλληλεπιδράσεις τους με άλλα άτομα και μόρια, και ιδιαίτερα ασχολείται με το σχηματισμό και με τις ιδιότητες των χημικών δεσμών. Αν και στη φύση δεν υπάρχουν πολύ περισσότερα από 100 διαφορετικά είδη ατόμων (στοιχεία) οι διάφοροι τρόποι με τους οποίους μπορούν αυτά να συνδυαστούν μεταξύ τους δίνει μια τεράστια ποικιλία μορίων (ενώσεων), καθιστώντας τη χημεία μια συναρπαστική επιστήμη.
Επίσης, η χημεία αποκαλείται, συχνά, ως η «κεντρική θετική επιστήμη» γιατί παρεμβάλλεται και συνδέει τη φυσική (μέσω της φυσικοχημείας) με τη γεωλογία (μέσω της γεωχημείας) και αυτή με τη βιολογία και τις βιολογικές επιστήμες (μέσω της βιοχημείας).
Κατά τα άλλα, η χημεία είναι ένας κλάδος των θετικών επιστημών αλλά είναι διαφορετική από τη Φυσική, η οποία ασχολείται με φαινόμενα στα οποία η σύσταση και η δομή των υλικών σωμάτων δε μεταβάλλεται (φυσικές μεταβολές). Πάντως υπάρχουν τμήματα των δύο επιστημών που επικαλύπτονται. 
Η χημεία προήλθε από το την αλχημεία, που αποτελούσε σειρά αρχαίων πρακτικών γνώσεων και ερευνών που εφαρμόζονταν εδώ και χιλιετίες σε πολλά μέρη του κόσμου και ιδιαίτερα στη Μέση Ανατολή, αλλά διαφοροποιήθηκε αρκετά από αυτήν, αφού έθεσε ως βασικό κριτήριο τη λογική και τις πειραματικές αποδείξεις των διαφόρων υποθέσεων.

Απαρχές

Οι πρώτοι άνθρωποι που ασχολήθηκαν με την χημεία θεωρείται ότι ήταν δύο γυναίκες από την Μεσοποταμία, η Ταπούτι και η (-)νινού (το πρώτο τμήμα του ονόματός της δεν είναι γνωστό) που κατασκεύαζαν αρώματα και έζησαν γύρω στο 2.000 π.Χ.
Οι αρχαίοι Αιγύπτιοι πρωτοπόρησαν στην τέχνη της «υγρής» συνθετικής χημείας, πάνω από 4.000 χρόνια πριν. Μέχρι το 1000 π.Χ. οι γνωστοί αρχαίοι πολιτισμοί χρησιμοποιούσαν τεχνολογίες που αποτέλεσαν τις βάσεις για διάφορους κλάδους της χημείας, όπως η μεταλλουργία, δηλαδή η εξαγωγή μετάλλων από τα ορυκτά τους, παράγοντας κεραμικά, πορσελάνες, ζυμώνοντας μπύρα και κρασί, φτιάχνοντας χρωστικές ουσίες για διακοσμητικά και βαφές, εκχυλίζοντας χημικές ουσίες από φυτά για παραγωγή φαρμάκων και αρωμάτων, φτιάχνοντας τυρί, βυρσοδεψία δερμάτων, μετατρέποντας λίπη σε σαπούνια, παράγοντας γυαλί αλλά φυσικά και κράματα μετάλλων, όπως ο ορείχαλκος.
Η γένεση της χημείας μπορεί να εντοπιστεί στην ευρύτερη παρατήρηση του φαινομένου της καύσης που οδήγησε στη μεταλλουργία, την τέχνη και επιστήμη της μετατροπής των ορυκτών σε χρήσιμα μέταλλα. Η απληστία για χρυσό οδήγησε στην ανακάλυψη της διεργασίας του καθαρισμού του, ακόμη κι αν οι αρχές των χρησιμοποιούμενων τεχνικών δεν ήταν κατανοητές, αφού θεωρούσαν ότι μετέτρεπαν άλλες ουσίες σε χρυσό, ενώ απλώς καθάριζαν τον υπάρχοντα χρυσό. Πολλοί μελετητές της εποχής αυτής θεωρούσαν λογικό να πιστεύουν ότι υπάρχουν μέσα για τη μετατροπή φθηνών ουσιών (συνήθως άλλων μετάλλων) σε χρυσό. Ωστόσο, αυτή η λαθεμένη προσδοκία έδωσε την απαραίτητη ώθηση στην αλχημεία, με την αναζήτηση της «φιλοσοφικής λίθου», που πίστευαν ότι μπορεί να καταλύσει την μετατροπή με απλή επαφή.
Παραδοσιακά, η επιστήμη της αλχημείας κάποτε θεωρούνταν ότι προήλθε από την μεγάλη αιγυπτιακή μορφή που οι Έλληνες ονόμαζαν Ερμής ο Τρισμέγιστος, που τιμούνταν ταυτόχρονα ως ιερέας, βασιλιάς και ερευνητής, ιδρυτής της τέχνης της αλχημείας (και όχι μόνο). Πιστεύεται ότι έζησε γύρω στο 1900 π.Χ, και τον τιμούσαν ευρύτατα για τη σοφία του και για τις γνώσεις του σε θέματα του φυσικού κόσμου. Το 1614 ο Ισαάκ Κασομπόν (Isaac Casaubon) επέδειξε έργα που αποδίδονταν στον Ερμή τον Τρισμέγιστο, αλλά που στην πραγματικότητα γράφτηκαν με ψευδώνυμα κατά τους τρεις πρώτους αιώνες μ.Χ.  Οι αλχημικές θεωρίες που σχετίζονται με τον Ερμή τον Τρισμέγιστο, μοιάζει να αποτελούν συγκριτισμό μετάξύ του αρχαίου ελληνικού θεού Ερμή και του αρχαίου Αιγυπτιακού θεού Θωθ. 
Ο Πάρτιγκτον (J. R. Partington), στο τετράτομο έργο του «Ιστορία της χημείας» (1969) γράφει ότι «...ως αρχαιότερες εφαρμογές χημικών διεργασιών πρέπει να θεωρηθούν η εξόρυξη και κατεργασία μετάλλων και ιδιαίτερα η κατασκευή κεραμικών, που είναι μορφές τεχνικών που χρησιμοποιούνταν πολλούς αιώνες πριν από την Εποχή του Χαλκού από τους πολιτισμούς της Αιγύπτου και της Μεσοποταμίας». Έτσι, σύμφωνα με τον ερευνητή, η αλχημεία πρωτοεμφανίστηκε στην Αίγυπτο και τη Μεσοποταμία.
Στην Αρχαία Ελλάδα αναπτύχθηκε το φιλοσοφικό ρεύμα του ατομικισμού από το 440 π.Χ., όπως δείχνει το βιβλίο De Rerum Natura (Η Φύση των πραγμάτων) που γράφηκε από τον Ρωμαίο Λουκρήτιο το 50 π.Χ.. Επίσης είχαν αναπτυχθεί μέθοδοι καθαρισμού ουσιών, όπως περιγράφεται από τον Πλίνιο τον Πρεσβύτερο στο έργο του Naturalis Historia (Φυσική Ιστορία).
Τα κείμενα κάποιων από τους πρώτους Έλληνες φιλοσόφους μπορούν να θεωρηθούν οι πρώτες χημικές θεωρίες. Η θεωρία αυτή προχώρησε κατά τον 5ο αιώνα π.Χ. από τον Εμπεδοκλή, που διατύπωσε ότι «όλα αποτελούνται από τον αέρα, τη γη, τη φωτιά και το νερό». Η θεωρία αυτή άσκησε μεγάλη επιρροή στη μετέπειτα αλχημεία.
Ενώ στην Αλεξάνδρεια η αλχημεία άρχισε να ανθίζει κατά την Ελληνιστική περίοδο, μια άλλη σχολή αλχημείας αναπτυσσόταν στην Κίνα.

Ετυμολογία

Στην Ιστορία της επιστήμης, η ετυμολογία της λέξης «χημεία» (chemistry) είναι αμφιλεγόμενο ζήτημα. Είναι συμφωνημένο ότι η λέξη προέρχεται από τη λέξη «αλχημεία» (alchemy), ευρωπαϊκή λέξη που είναι με τη σειρά της παράγωγο της αραβικής «al-kīmīā» (الكيمياء). Επίσης θεωρείται δεκτό ότι ο αραβικός όρος προήλθε από την ελληνική λέξη «χημία» ή «χημεία». Ωστόσο, η αρχική προέλευση της ρίζας της λέξης, δηλαδή το «χημ-», είναι αβέβαιη.
Υπάρχουν δύο βασικές απόψεις για την προέλευση της λέξης «αλχημεία», που συμφωνούν στο σημείο ότι έχει αραβική καταγωγή, καθώς το πρόθεμα «αλ-» είναι το αραβικό άρθρο. Σύμφωνα με το Oxford English Dictionary, η επικρατούσα θεωρία είναι ότι η λέξη «al-kīmīā» προήλθε από την ελληνική «χημία», που προήλθε από το αρχαίο Αιγυπτιακό «khem», «khame», ή «khmi», που σήμαινε «μαύρη γη», σε αντίθεση με την γύρω έρημο. Γι' αυτό η αλχημεία (πάντα σύμφωνα με το παραπάνω αναφερόμενο λεξικό) είναι «αιγυπτιακή τέχνη». Ωστόσο, θεωρείται επίσης πιθανό ότι η λέξη «al-kīmīā» προήλθε από την ελληνική «χημεία», με την έννοια «ανάμειξη» και έγχυση, που χρησιμοποιούνται σε συνάρτηση με τη μελέτη των χυμών των φυτών, και από εκεί επεκτάθηκε σε όλους τους χειρισμούς χημικών εν γένει. Αυτή έγινε αργότερα χημία (μεταστοιχείωση), από το 300, και στη συνέχεια, al-khemia στο αραβικό κόσμο, μετά alchemia στο Μεσαίωνα, έπειτα chymistry το 1661 με τη δημοσίευση του Μπόυλ (Boyle), και τώρα πια «χημεία» (chemistry). Αυτή η άποψη αντιπροσωπεύει παλιές ορθογραφίες όπως «Chymist» και chymistry.
Τα πρώτα κείμενα αλχημείας γράφηκαν στα Αρχαία Ελληνικά, γύρω στα 800 π.Χ., πάνω από 1.000 χρόνια αργότερα από την αιγυπτιακή λογοτεχνία. Έτσι οι Έλληνες αλχημιστές μάλλον υιοθέτησαν την αιγυπτιακή ορολογία. Άλλες πιθανές πηγές περιλαμβάνουν την αρχαία περσική λέξη kimiya, που σημαίνει χρυσός.
Η πρώτη εμφάνιση της λέξης «αλχημεία» βρίσκεται σε πραγματεία του Ιούλιους Φίρμικους (Julius Firmicus), συγγραφέα αστρολογίας του 4ου αιώνα, αλλά το πρόθεμα «al» πρέπει να είναι προσθήκη μεταγενέστερου αντιγραφέα. Στα αγγλικά, ο Πιερς Πλόουμαν (Piers Plowman) (1362) παρέχει τη φράση experimentis of alconomye (δηλαδή πειράματα αλχημείας), με παραλλαγές «alkenemye» και «alknamye». Το πρόθεμα «al» άρχισε να κόβεται γύρω στα μέσα του 16ου αιώνα.

Θεωρία

.
Η παραδοσιακή χημεία ξεκινά με τη μελέτη των στοιχειωδών μονάδων της ύλης που διατηρούν τις χημικές τους ιδιότητες, δηλαδή με τα άτομα και τα μόρια, και ασχολείται με τους τρόπους που αυτά μπορούν να διαταχθούν στις διάφορες ενώσεις, όπως για παράδειγμα στους κρυστάλλους. Αφού γίνει διεξοδική μελέτη της σύστασης και της δομής των διαφόρων ενώσεων, έπειτα μελετώνται οι μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις και οι οποίες μπορεί να είναι φυσικές (π.χ. διαλυτότητα, πτητικότητα, χρώμα, οσμή και άλλα) ή και χημικές (χημικές αντιδράσεις).
Πιο συγκεκριμένα:
Η μελέτη της δομής είναι ένα από τα βασικά προβλήματα της χημείας και για την επίλυσή του επιστρατεύονται θεωρητικά, αλλά και πειραματικά μέσα. Η θεωρητική προσέγγιση στηρίζεται στην μέχρι τώρα εμπειρία των χημικών ή σε μαθηματικά μοντέλα που παρέχονται από τη Φυσική και εφαρμόζονται στα χημικά συστήματα με τη χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών (βλέπε Κβαντική χημεία). Στον αντίποδα, και επειδή κάθε θεωρητική τεχνική απαιτεί και πειραματική επαλήθευση, η σύσταση και η δομή μιας χημικής ένωσης μπορούν να προσδιοριστούν με διάφορες πειραματικές τεχνικές, οι οποίες μπορεί να είναι πιο κλασικές (χρήση γυάλινων σκευών) ή πιο σύγχρονες (χρήση εξειδικευμένων οργάνων), ενώ σε κάθε περίπτωση απαιτείται η εξαγωγή κατάλληλων και λογικών συμπερασμάτων.
Το δεύτερο μεγάλο θέμα ενασχόλησης της χημείας είναι οι χημικές αντιδράσεις. Κατά τις χημικές αντιδράσεις έχουμε πάντα μεταβολή της δομής και συνήθως μεταβολή και της σύστασης των αρχικών ενώσεων, που συμμετέχουν στην αντίδραση. Κατά μία το όλο πρόβλημα ανάγεται και πάλι στη μελέτη των χημικών δομών. Υπάρχει όμως και μια σημαντική διαφορά, αφού οι αντιδράσεις δεν είναι στατικές αλλά μεταβάλλονται με το χρόνο, ενώ έχουμε και μεταβολή του ενεργειακού περιεχομένου των μορίων, οπότε και έκλυση ή απορρόφηση θερμότητας. 
Βάσει των παραπάνω θα έλεγε κανείς ότι η επιστήμη της χημείας είναι πολλή προβλέψιμη και επαναληπτική, ωστόσο η αλήθεια είναι πως είναι τόσο μεγάλο το εύρος των ενώσεων και των αντιδράσεων, αλλά και τόσο απρόβλεπτα ορισμένα φαινόμενα που τελικά μάλλον το αντίθετο συμβαίνει.

Δευτερεύοντες κλάδοι

Συνδυάζοντας κανείς γνώσεις από τους βασικούς κλάδους της χημείας μπορεί να προχωρήσει σε πιο εφαρμοσμένα θέματα οπότε προκύπτουν πολλοί νέοι κλάδοι όπως, για παράδειγμα, είναι οι εξής: