Chémia

Chémia je prírodná veda zaoberajúca sa štúdiom zloženia látok, ich vlastností a interakcií. Názov je odvodený od slova alchýmia (arab. الكيمياء‎ – al-kīmīā), „protovedeckej“ disciplíny, kombinujúcej prvky chémie, fyziky, metalurgie, medicíny, astrológie, mystiky, umenia a filozofie.
Centrom záujmu chémie sú látky a ich premeny (chemické reakcie), čiže chemické deje, pri ktorých sa atómy v dôsledku chemických väzieb spájajú do zoskupení atómov (molekuly, kryštály) alebo pri ktorých sa zoskupenia atómov rozpadajú na atómy, alebo sa preskupujú v iné zoskupenia. Dôležité sú v chémii aj metódy na delenie látok, napr. destilácia, extrakcia, filtrácia.

Úvod

Chémia sa niekedy nazýva „centrálna veda“, pretože spája a taktiež skúma spojenie s ostatnými prírodnými vedami, akými sú fyzika, materiálová veda, nanotechnológia, biológia, farmácia, bioinformatika a geológia. Tieto spojenia sa formujú rôznymi medzidisciplínovými odvetviami, ktoré používajú koncepty z viacerých vedeckých disciplín, napríklad fyzikálna chémia aplikuje fyzikálny aparát na hmotu na atómovej a molekulárnej úrovni. Presnú podstatu teoretického vzťahu medzi chémiou (a inými tzv. špeciálnymi vedami) a fyzikou je predmetom skúmania filozofie vedy.
Chémia skúma interakcie hmoty. Tieto interakcie môžu byť medzi dvoma materiálnymi substanciami alebo medzi hmotou a energiou, hlavne v súvislosti s prvým termodynamickým zákonom. Tradičná chémia sa zaoberá interakciami medzi látkami v chemických reakciách, kde sa jedna alebo viac látok mení na jednu alebo viac iných látok. Okrem samotnej premeny látok sa často sleduje aj jej energetické hľadisko. Na zápis premeny sa používajú chemické rovnice.
2 H₂ + O₂ → 2 H₂O 
Chemické reakcie sa dajú urýchľovať katalyzátormi, čo sú vo všeobecnosti iné chemické látky prítomné počas reakcie, ale samotnej premeny sa nezúčastňujú (príkladom môže byť kyselina sírová katalyzujúca elektrolýzu vody), alebo to môže byť nelátkový jav (napr. elektromagnetické  žiarenie vo fotochemických reakciách). Tradičná chémia sa zaoberá aj analýzou chemikálií počas aj mimo reakcií (napr. spektroskopia).
Každá zvyčajná látka pozostáva z atómov alebo subatómových častí, ktoré ich tvoria: protóny, elektróny a neutróny. Atómy sa môžu spájať a tak tvoriť zložitejšie látky ako sú ióny, molekuly alebo kryštály. Štruktúra sveta, v ktorom dennodenne žijeme a vlastnosti hmoty, s ktorou sa bežne stretávame, sú dané vlastnosťami chemických látok a ich reakcií. Oceľ je tvrdšia ako železo, pretože jej atómy sú viazané v pevnejšej kryštálovej mriežke. Drevo horí, lebo dokáže reagovať spontánne so vzdušným kyslíkom nad určitou teplotou. Cukor a soľ sa rozpúšťajú vo vode, pretože im to dovoľujú ich molekulárne/iónové vlastnosti.
Látky zvykneme klasifikovať podľa energie alebo skupenstva a množstva rozpustnej látky, ako aj podľa ich chemického zloženia. Tri látkové skupenstvá pri nízkej energii sú pevné, kvapalné a plynné. Pevné látky majú nemenný vzhľad za normálnej teploty kvôli fixným štruktúram, ktoré dokážu odolávať gravitácii a iným slabým silám vďaka pevným väzbám. Kvapaliny majú obmedzené väzby so žiadnou vnútornou štruktúrou, a tak tečú, lebo ich ovplyvňuje gravitácia. Plyny nemajú žiadne väzby a správajú sa ako voľné častice.Viac vecí sa ešte skúma.
Voda (H₂O) je kvapalina pri bežnej teplote, pretože jej molekuly sú viazané medzimolekulovými väzbami nazývanými vodíkové väzby. Teda tieto sily medzi molekulami sú natoľko veľké, že energia molekúl pri izbovej teplote nie je dosť veľká, aby ich prelomila. Monosulfán (H₂S) je na druhej strane pri izbovej teplote a atmosférickom tlaku plyn, keďže jeho molekuly sú viazané slabšími interakciami dipól-dipól. Vodíkové väzby vo vode majú dostatok energie, aby udržali molekuly vody pohromade, ale nie dosť na to, aby sa nekĺzali medzi sebou, čo je dôvod, prečo je voda v tekutom stave medzi 0 °C and 100 °C. Zníženie teploty alebo energie umožňuje formovanie súdržnejšej štruktúry, čim sa premieňa na pevnú látku a uvoľňuje energiu. Zvýšenie energie ľad roztopí, aj keď teplota sa nezmení, pokiaľ nebude roztopený celý ľad. Ďalšie zvýšenie teploty vody spôsobí jej var, keď sa dostaví dostatok energie na prekonanie polárnych príťažlivých síl medzi jednotlivými molekulami vody. Všimnime si, že v každom prípade je nutný prísun energie na prekonanie medzimolekulových síl, čo umožní ich navzájom oddeliť.
Vedci študujúci chémiu sa nazývajú chemici. Väčšina chemikov sa špecializuje na jednu alebo niekoľko jej poddisciplín. Chémia, ktorá sa vyučuje na základných a stredných školách, sa označuje aj ako všeobecná chémia a slúži ako úvod do širokej palety fundamentálnych konceptov a dáva študentovi nástroje, aby mohol pokračovať v štúdiu pokročilejších tém.