Hoa hoc (goi tat la hoa) la mot nhanh cua khoa hoc tu nhien nham nghien cuu ve thanh phan, cau truc, tinh chat, va su thay đoi cua vat chat. Cac chu đe chinh trong hoa hoc la nguyen to, hop chat, nguyen tu, phan tu, va cac phan ung hoa hoc.
Hoa hoc đoi khi đuoc goi la "khoa hoc trung tam" vi no la cau noi cac nganh khoa hoc tu nhien khac nhu vat ly hoc, đia chat hoc va sinh hoc.


Tu nguyen Ten goi hoa hoc trong tieng Viet khoi nguon tu tieng Trung 化學 co am Han Viet la hoa hoc. Tu 化學 hoa hoc trong tieng Trung la do William Alexander Parsons Martin đat ra, xuat hien lan đau tien trong quyen thu sau cua bo sach viet bang van ngon cua Martin co ten la 格物入門 Cach vat nhap mon do Kinh su Đong van quan (京師同文館) xuat ban vao nam Đong Tri thu bay (1868) thoi nha Thanh. 格物入門 Cach vat nhap mon đuoc chia thanh bay quyen la 水學 Thuy hoc (nuoc), 氣學 Khi hoc (khi), 火學 Hoa hoc (lua), 電學 Đien hoc, 力學 Luc hoc, 化學 Hoa hoc, 算學 Toan hoc.
Hoa hoc lan đau đuoc du nhap vao Viet Nam qua Nam Ky thuoc Phap thoi Đe Nhi Đe che Phap va tiep tuc đuoc giang day sau rong o mien Nam Viet Nam. Cho nen van con nhieu khai niem hoa hoc cua đuoc ke thua tu thoi Nam Ky con thuoc Phap (axit tu acide, anđehit tu aldehyde va cach sap xep cac phan đinh chuc trong he thong danh phap,...).


Lich su Hoa hoc phat trien tu gia kim thuat, đa đuoc thuc hanh tu hang ngan nam truoc nhu o Trung Hoa, Chau Au va An Đo.

Khoa gia kim thuat nghien cuu ve vat chat, nhung the gioi cua nhung nha gia kim thuat đeu dua tren kinh nghiem thuc te va cong thuc bat nguon tu thuc hanh chu khong dua vao nhung nghien cuu khoa hoc. Muc đich cua ho la mot chat goi la "Hon đa triet hoc" dung đe bien đoi nhung chat nhu chi thanh vang. Cac nha gia kim thuat đa tien hanh rat nhieu thi nghiem đe tim ra chat nay va qua đo ho đa phat trien nhieu dung cu ma ngay nay van con đuoc su dung trong ky thuat hoa hoc.
Tuy nhien, khong mot nha gia kim thuat nao tim ra đuoc hon đa triet hoc va trong the ky thu 17, cac phuong phap lam viec cua khoa gia kim thuat đuoc thay đoi bang nhung phuong phap khoa hoc. Mot phan kien thuc cua cac nha gia kim thuat đang đuoc su dung boi cac nha hoa hoc, nhung nguoi lam viec dua vao ket luan hop ly dua tren nhung gi ma ho quan sat đuoc chu khong dua vao y nghi bien hoa chi thanh vang.

Lich su cua hoa hoc co the đuoc coi nhu bat đau tu luc Robert Boyle tach hoa hoc tu khoa gia kim thuat trong tac pham The Skeptical Chemist (Nha hoa hoc hoai nghi) vao nam 1661 nhung thuong đuoc đanh dau bang ngay Antoine Lavoisier tim ra khi oxy vao nam 1783.
Hoa hoc co buoc phat trien manh va phan hoa vao the ky 19. Nhung nghien cuu cua Justus von Liebig ve tac đong cua phan bon đa thanh lap ra nganh hoa hoc nong nghiep va cung cap nhieu nhan thuc cho nganh hoa vo co. Cuoc tim kiem mot hoa chat tong hop thay the cho chat mau indigo dung đe nhuom vai la buoc khoi đau cua nhung phat trien vuot bac cho nganh hoa huu co va duoc. Mot đinh cao trong su phat trien cua nganh hoa hoc chinh la phat minh bang tuan hoan nguyen to cua Dmitri Ivanovich Mendeleev va Lothar Meyer. Mendelev đa su dung quy luat cua bang tuan hoan đe tien đoan truoc su ton tai va tinh chat cua cac nguyen to germanium, gallium va scandium vao nam 1870. Gallium đuoc tim thay vao nam 1875 va co nhung tinh chat nhu Mendeleev đa tien đoan truoc.
Nghien cuu trong hoa hoc đa phat trien trong thoi ky chuyen tiep sang the ky 20 đen muc cac nghien cuu sau ve cau tao nguyen tu đa khong con la lanh vuc cua hoa hoc nua ma thuoc ve vat ly nguyen tu hay vat ly hat nhan. Mac du vay, cac cong trinh nghien cuu nay đa mang lai nhieu nhan thuc quan trong ve ban chat cua su bien đoi chat hoa hoc va cua cac lien ket hoa hoc. Cac đong luc quan trong khac bat nguon tu nhung kham pha trong vat ly luong tu thong qua mo hinh quy đao đien tu.


Cac nguyen ly nen tang cua hoa hoc hien đai Mo hinh cau truc nguyen tu hien tai la mo hinh co hoc luong tu. Hoa hoc truyen thong bat đau bang viec nghien cuu cac hat so cap, cac nguyen tu, cac phan tu, cac chat, kim loai, tinh the va cac hop chat khac cua vat chat. Van đe nay co the đuoc nghien cuu trong trang thai ran, long, hoac khi, co the rieng le hoac hon hop. Cac tuong tac, phan ung va bien đoi đuoc nghien cuu trong hoa hoc thuong la ket qua cua cac tuong tac giua cac nguyen tu, dan đen viec sap xep lai cac lien ket hoa hoc giu cac nguyen tu voi nhau. Nhung bien đoi nhu vay đuoc nghien cuu trong phong thi nghiem hoa hoc.
Phong thi nghiem hoa hoc co khuon mau thuong su dung nhieu loai dung cu thuy tinh trong phong thi nghiem. Tuy nhien, nhung dung cu thuy tinh nay khong phai la trung tam cua hoa hoc, va rat nhieu cac thi nghiem (cung nhu ung dung / cong nghiep) hoa hoc đuoc thuc hien ma khong can nhung dung cu nay.

Phan ung hoa hoc la su chuyen đoi mot so chat thanh mot hoac nhieu chat khac nhau. Co so cua su bien đoi hoa hoc nhu vay la su sap xep lai cac electron trong cac lien ket hoa hoc giua cac nguyen tu. No co the đuoc mieu ta mot cach tuong trung qua mot phuong trinh hoa hoc, trong tam đat vao cac nguyen tu. So luong cac nguyen tu o ben trai va ben phai trong phuong trinh cho mot su bien đoi hoa hoc la bang nhau (khi so luong cac nguyen tu o hai ben la khong đong đeu, chuyen đoi đuoc goi la phan ung hat nhan hoac su phan ra phong xa). Loai phan ung hoa hoc ma mot chat co the trai qua va su thay đoi nang luong co the đi kem tuan theo mot so quy tac co ban nhat đinh, đuoc goi la đinh luat hoa hoc.
Cac can nhac ve nang luong va entropy luon quan trong trong hau het cac nghien cuu hoa hoc. Cac chat hoa hoc đuoc phan loai theo cau truc, trang thai, cung nhu cac thanh phan hoa hoc cua chung. Chung co the đuoc phan tich bang cac cong cu phan tich hoa hoc, vi du: quang pho va sac ky. Cac nha khoa hoc tham gia nghien cuu hoa hoc đuoc goi la cac nha hoa hoc. Hau het cac nha hoa hoc chuyen ve mot hoac nhieu tieu nganh. Mot so khai niem rat can thiet cho viec nghien cuu hoa hoc; mot so trong so đo la:


= Vat chat =
Trong hoa hoc, vat chat đuoc đinh nghia la bat cu vat gi co khoi luong tinh va the tich (chiem khong gian nhat đinh) va đuoc tao thanh tu cac hat. Cac hat tao nen vat chat cung co khoi luong tinh - nhung khong phai tat ca cac hat đeu co khoi luong tinh, chang han nhu photon. Vat chat co the la mot chat hoa hoc tinh khiet hoac mot hon hop cac chat.


 Nguyen tu  Nguyen tu la đon vi co ban cua hoa hoc. No bao gom mot loi rat đac goi la hat nhan nguyen tu, bao quanh boi mot đam may đien tu khong lo. Hat nhan đuoc tao thanh tu cac proton tich đien duong va cac neutron khong tich đien (goi chung la cac nucleon). Trong khi đo, đam may đien tu lai gom cac electron tich đien am co quy đao quanh hat nhan. Trong mot nguyen tu trung hoa ve đien, đien tich am cua electron can bang voi đien tich duong cua proton. Hat nhan rat đac; khoi luong cua mot nucleon gap 1836 lan so voi electron, tuy nhien ban kinh cua mot nguyen tu lai gap 10000 lan hat nhan cua no .
Nguyen tu cung la thuc the nho nhat đuoc cho la giu cac tinh chat hoa hoc cua nguyen to, nhu đo am đien, kha nang ion hoa, trang thai oxy hoa, so phoi tri (coordination number), va cac loai lien ket co the hinh thanh (vi du lien ket kim loai, ion, cong hoa tri).


 Nguyen to  Mot nguyen to hoa hoc la mot chat tinh khiet chi bao gom mot loai nguyen tu, đac trung boi so proton cu the trong hat nhan cua cac nguyen tu, đuoc goi la so hieu nguyen tu va đuoc the hien bang ky hieu Z. Nguyen tu khoi la tong cua so proton va neutron trong mot hat nhan. Mac du tat ca cac hat nhan cua tat ca cac nguyen tu thuoc mot nguyen to se co cung mot so hieu nguyen tu, chung co the khong nhat thiet phai co cung nguyen tu khoi; cac nguyen tu cua mot nguyen to co nguyen tu khoi khac nhau đuoc goi la đong vi. Vi du, tat ca cac nguyen tu voi 6 proton trong hat nhan la cac nguyen tu cua nguyen to carbon, nhung nguyen tu carbon co the co nguyen tu khoi la 12 hoac 13.
Su trinh bay tieu chuan cua cac nguyen to hoa hoc la sap xep vao bang tuan hoan, sap xep cac nguyen to theo so hieu nguyen tu. Bang tuan hoan đuoc sap xep thanh cac nhom, hoac cac cot, va cac chu ky hoac cac hang. Bang tuan hoan rat huu ich trong viec xac đinh khuynh huong tuan hoan.


 Đon chat  Hop chat la mot chat hoa hoc tinh khiet cau tao tu nhieu hon mot nguyen to. Cac tinh chat cua mot hop chat thuong it giong voi cac thanh phan cau tao nen no. Danh phap chuan cua cac hop chat đuoc quy đinh boi Lien minh Quoc te ve Hoa hoc thuan tuy va Hoa hoc ung dung (IUPAC). Cac hop chat huu co đuoc đat ten theo he thong danh phap huu co . Ten cua cac hop chat vo co đuoc tao ra theo he thong danh phap vo co. Khi mot hop chat co nhieu hon mot phan, chung co the đuoc chia thanh hai phan chinh, cac thanh phan tich đien duong va cac tich đien am. Them vao đo, Dich vu Tom tat Hoa chat (CAS) đa đua ra mot phuong phap đe sap xep cac chat hoa hoc. Luc nay moi chat hoa hoc co the nhan biet đuoc boi mot so hieu đuoc goi la so đang ky CAS.


 Phan tu  Mot phan tu la phan nho nhat khong the phan chia cua mot chat hoa hoc tinh khiet voi đac tinh hoa hoc duy nhat, nghia la no co kha nang thuc hien mot so phan ung hoa hoc voi cac chat khac. Tuy nhien, đinh nghia nay chi tot đoi voi cac chat cau tao tu cac phan tu, ma đieu nay khong đung voi nhieu chat (xem duoi đay). Cac phan tu thuong la mot tap hop cac nguyen tu gan ket voi nhau bang cac lien ket cong hoa tri, sao cho cau truc nay la trung hoa ve đien tich va tat ca cac đien tu hoa tri đuoc ghep noi voi cac đien tu khac trong cac lien ket hoac trong cac cap đon (khong o trong lien ket).

Nhu đa noi, cac phan tu ton tai nhu cac đon vi trung hoa đien, khong giong nhu cac ion. Khi quy tac nay bi pha vo, "phan tu" luc nay co mot đien tich, đoi khi chung đuoc đat ten la mot ion phan tu hoac mot ion đa nguyen tu. Tuy nhien, cac ion phan tu thuong chi co o dang tach hoan toan, chang han nhu mot chum truc tiep trong chan khong o mot pho ke khoi. Rat nhieu ion đa nguyen tu nay o trong đat (vi du cac ion sunfat hoac nitrat thuong gap),noi chung chung khong đuoc coi la "phan tu" trong hoa hoc. Mot so phan tu co chua mot hoac nhieu electron khong ghep cap, tao ra cac goc tu do. Hau het cac goc tu do tuong đoi phan ung, nhung mot so, chang han nhu nitric oxit (NO) co the on đinh.

Cac nguyen to khi "tro" hoac khi hiem (heli, neon, argon, krypton, xenon va radon) ton tai o đon vi nho nhat la duoi dang cac nguyen tu đon đoc, nhung cac chat hoa hoc tach biet khac thi gom cac phan tu hoac cac mang nguyen tu lien ket voi nhau mot cach nao đo. Cac phan tu xac đinh đuoc co the la cac chat quen thuoc nhu nuoc(H2O), khong khi(0x), va nhieu hop chat huu co nhu ruou(C2H6O hoac C2H5OH), đuong(C12H22O11), muoi an(NaCl), xang va cac duoc pham khac nhau.
Tuy nhien, khong phai tat ca cac chat hoac cac hop chat hoa hoc bao gom cac phan tu roi rac, va thuc te hau het cac chat ran tao thanh lop vo ran, lop phu va loi cua Trai Đat la cac hop chat hoa hoc ma khong co cac phan tu. Cac loai chat khac, chang han nhu cac hop chat ion va cac chat ran trong mang, đuoc sap xep theo cach ma khong tim thay ton tai cua cac phan tu thuc chat. Thay vao đo, cac chat nay đuoc tim hieu duoi dang đon vi cong thuc hoac đon vi te bao la cau truc lap lai nho nhat trong chat. Vi du ve cac chat nhu vay la cac muoi (nhu muoi an), chat ran nhu carbon va kim cuong, kim loai, silica va cac khoang chat silicat quen thuoc nhu thach anh va granit.

Mot trong nhung đac tinh chinh cua mot phan tu la cau hinh cua no; thuong đuoc goi la cau truc hoa hoc. Trong khi cau truc cua cac phan tu nguyen tu cau tao tu hai nguyen tu, ba hoac bon co the de đoan, (dang thang, hinh chop goc...) thi cau truc cua cac phan tu đa nguyen tu, đuoc cau thanh tu hon 6 nguyen tu (cua mot so nguyen to) co the rat quan trong đoi voi tinh chat hoa hoc cua no.


 Chat va hon hop  Mot chat hoa hoc la mot loai vat chat voi thanh phan va tap hop cac thuoc tinh xac đinh. Mot tap hop cac chat đuoc goi la hon hop. Vi du ve hon hop la khong khi va cac hop kim.


 Mol va luong chat  Mol la mot đon vi đo luong bieu thi mot luong chat (con goi la luong hoa hoc). Mol đuoc đinh nghia la so nguyen tu tim thay chinh xac 0,012 kg (12 gram) carbon-12, trong đo nguyen tu cacbon-12 khong lien ket, o trang thai nghi va trang thai nen. So luong cac thuc the tren moi mol đuoc goi la hang so Avogadro va đuoc xac đinh mot cach thuc nghiem la khoang 6,022 × 1023 mol−1. Nong đo mol la luong chat đac biet tren mot the tich dung dich, va thuong đuoc ghi duoi dang trong moldm−3.


= The hoac trang thai =

Ngoai cac tinh chat hoa hoc cu the phan biet cac chat hoa hoc khac nhau, cac chat hoa hoc co the ton tai trong mot vai the hay trang thai khac nhau. Phan lon, viec phan loai hoa chat đoc lap voi cac phan loai theo the nay; tuy nhien, mot so the đac biet la khong tuong thich voi cac tinh chat hoa hoc nhat đinh. The la mot tap hop cac trang thai cua mot he thong hoa hoc co cac đac tinh cau truc tuong tu nhau, đat trong mot loat cac đieu kien, chang han nhu ap suat hoac nhiet đo.

Cac tinh chat vat ly, chang han nhu mat đo va đo chiet quang thuong la cac gia tri đac trung cua the. The cua vat chat đuoc xac đinh boi qua trinh chuyen the, đo la khi nang luong đua vao hoac đua ra khoi he thong thoat ra sap xep lai cau truc cua he thong, thay vi thay đoi cac cac đieu kien.
Đoi khi su khac biet giua cac the co the lien tuc hay khong ro rang; thay vi co ranh gioi tach biet, trong truong hop nay vat chat đuoc coi la o trang thai sieu toi han. Khi ba the cung ton tai voi cac đieu kien nhat đinh, no tao nen mot điem ba trang thai; va vi điem nay la khong thay đoi, đo la mot cach thuan tien đe xac đinh mot tap hop cac đieu kien cho tung the.
Cac vi du quen thuoc nhat cua cac the la ran, long va khi. Nhieu chat co nhieu the ran. Vi du, sat co ba the ran (alpha, gamma, va delta) thay đoi tuy theo nhiet đo va ap suat. Mot su khac biet chinh giua cac the ran la cau truc tinh the, hoac su sap xep cua cac nguyen tu. Mot the khac thuong gap trong nghien cuu hoa hoc la the long, tuc la trang thai cua cac chat hoa tan trong dung moi (thuong la trong nuoc).
Cac the it quen thuoc hon bao gom plasma, ngung tu Bose-Einstein va ngung tu fermion cung voi cac giai đoan thuan tu va sat tu cua vat lieu tu tinh. Mac du hau het cac the la quen thuoc trong cac he thong ba chieu, no cung co the đinh nghia cac tuong tu trong cac he thong hai chieu, đieu nay đa thu hut đuoc su quan tam cua no đoi voi cac he thong sinh hoc.


= Lien ket =
Cac nguyen tu gan ket voi nhau trong cac phan tu hoac tinh the đuoc goi la lien ket voi nhau. Mot lien ket hoa hoc co the đuoc hinh dung nhu la su can bang đa cuc giua cac đien tich duong trong hat nhan va cac đien tich am dao đong xung quanh chung. Khong chi la phan ung hut va đay đon gian, nang luong va su phan bo la đac trung cho kha nang mot đien tu tao lien ket voi mot nguyen tu khac.

Mot lien ket hoa hoc co the la mot lien ket cong hoa tri, lien ket ion, lien ket hydro hoac chi la luc Van der Waals. Moi loai lien ket nay đuoc gan cho mot so tiem nang. Nhung tiem nang tao ra cac tuong tac giu cac nguyen tu voi nhau trong cac phan tu hoac tinh the. Trong nhieu hop chat đon gian, ly thuyet hoa tri, mo hinh VSEPR, va khai niem so oxy hoa co the đuoc su dung đe giai thich cau truc phan tu va thanh phan.

Mot lien ket ion đuoc hinh thanh khi mot kim loai mat đi mot hoac nhieu electron cua no, tro thanh mot cation tich đien duong, va cac electron sau đo đuoc thu đuoc boi nguyen tu phi kim, tro thanh mot anion tich đien am. Hai ion tich đien trai dau se thu hut boi nhau, va lien ket ion la luc hap dan giua chung. Vi du, natri (Na), mot kim loai, mat mot đien tu đe tro thanh mot Na+ (cation), trong khi clo (Cl), mot phi kim, thu đuoc đien tu nay đe tro thanh Cl− (anion). Cac ion đuoc giu lai voi nhau do luc hut tinh đien, va hop chat natri chloride (NaCl), hay ten pho bien hon la muoi an, đuoc hinh thanh.
Trong mot lien ket cong hoa tri, mot hoac nhieu cap electron hoa tri đuoc chia se boi hai nguyen tu, tao nen nhom cac nguyen tu lien ket voi nhau trung hoa ve đien hay phan tu. Cac nguyen tu se chia se cac đien tu hoa tri trong mot cach đe tao ra mot cau hinh electron khi hiem (voi tam electron trong vo ngoai cung cua chung) cho moi nguyen tu. Cac nguyen tu co xu huong ket hop theo cach ma moi chung co tam electron trong vo ngoai cung, va sao cho la tuan thu quy tac bat tu (xem Lien ket ion). Tuy nhien, mot so nguyen to nhu hydro va lithi chi can hai đien tu trong vo ngoai cung cua chung đe đat đuoc cau hinh on đinh nay; cac nguyen tu nay đuoc cho la tuan theo quy tac song tu (duet), va theo cach nay, chung se đat toi cau hinh đien tu cua heli trong khi quyen, mot khi hiem chi co hai đien tu trong vo ben ngoai cua no.
Tuong tu, cac ly thuyet tu vat ly co đien co the đuoc su dung đe du đoan nhieu cau truc ion. Voi cac hop chat phuc tap hon, chang han nhu phuc hop kim loai, ly thuyet hoa tri se it co gia tri hon. Luc nay, cac phuong phap tiep can khac, nhu ly thuyet quy đao phan tu (orbital), thuong đuoc su dung. Xem so đo ve orbital đien tu.


= Nang luong =

Trong boi canh hoa hoc, nang luong la mot thuoc tinh cua mot chat do ket qua cua cau truc nguyen tu, phan tu hoac cau truc tong hop cua no. Vi mot su bien đoi hoa hoc đi cung voi su thay đoi mot hoac nhieu cau truc nay, no luon đi kem voi viec tang hoac giam nang luong cua cac chat lien quan. Mot so nang luong đuoc chuyen giao giua moi truong xung quanh va cac chat phan ung duoi dang nhiet hoac anh sang; do đo cac san pham cua mot phan ung co the  nhieu hoac it nang luong hon cac chat phan ung.
Mot phan ung đuoc cho la giai phong nang luong neu trang thai cuoi cung thap hon ve quy mo nang luong so voi trang thai ban đau; trong truong hop phan ung thu nang luong thi nguoc lai. Mot phan ung đuoc goi la toa nhiet neu phan ung thai nhiet ra moi truong xung quanh; trong truong hop phan ung thu nhiet, phan ung hap thu nhiet tu moi truong xung quanh.
Cac phan ung hoa hoc thuong khong the xay ra tru khi cac chat phan ung vuot qua hang rao nang luong goi la nang luong hoat hoa. Toc đo phan ung hoa hoc (o nhiet đo nhat đinh T) lien quan đen nang luong hoat hoa E, boi yeu to phan bo cua Boltzmann - đo la xac suat cua mot phan tu co nang luong lon hon hoac bang voi E o nhiet đo nhat đinh T. Su phu thuoc co tinh luy thua cua tan suat phan ung len nhiet đo đuoc goi la phuong trinh Arrhenius. Nang luong kich hoat can thiet cho mot phan ung hoa hoc co the duoi dang nhiet, anh sang, đien hoac luc luong co hoc duoi dang sieu am.
Mot khai niem lien quan la nang luong tu do, cung can nhac ca khai niem entropy, la mot phuong tien rat huu ich đe du đoan tinh kha thi cua phan ung va xac đinh trang thai can bang cua mot phan ung hoa hoc, trong nhiet đong hoc hoa hoc. Mot phan ung chi kha thi neu tong luong thay đoi trong nang luong tu do Gibbs la am, 
  
    
      
        
          Δ
          G
           
          <
          0
          
        
      
    
    {\displaystyle {\Delta G\ <0\,}}
  
, neu no bang khong, phan ung hoa hoc đuoc cho la o trang thai can bang.

Co ton tai cac trang thai nang luong han che đoi voi đien tu, nguyen tu va phan tu. Đieu nay đuoc xac đinh boi cac quy tac cua co hoc luong tu, đoi hoi phai luong tu hoa nang luong cua mot he thong bi rang buoc. Cac nguyen tu / phan tu o trang thai nang luong cao hon đuoc cho la kich thich. Cac phan tu / nguyen tu cua chat trong trang thai nang luong kich thich thuong phan ung nhieu hon; co nghia la, phu hop cho phan ung hoa hoc.
Trang thai hay the cua mot chat đuoc xac đinh mot cach bat bien boi nang luong va nang luong o moi truong xung quanh no. Khi luc giua cac phan tu cua mot chat lon hon nang luong cua moi truong xung quanh, thi đo thuong la the long hoac ran nhu voi truong hop voi nuoc (H2O); mot chat long o nhiet đo phong boi vi cac phan tu cua no đuoc boi lien ket hydro. Trong khi hydrogen sulfide (H2S) la mot khi o nhiet đo phong va ap suat tieu chuan, vi cac phan tu cua no lien ket yeu hon boi tuong tac luong cuc-luong cuc.
Viec chuyen nang luong tu mot chat hoa hoc nay sang mot chat khac phu thuoc vao luong nang luong đuoc phat ra tu mot chat. Tuy nhien, nang luong nhiet thuong đuoc chuyen de dang tu hau het chat nay sang chat khac boi vi cac phonon, chiu trach nhiem cho cac muc nang luong dao đong va luan chuyen muc nang luong trong mot chat, co it nang luong hon cac photon đuoc vien dan đe chuyen nang luong đien tu. Do đo, cac muc nang luong dao đong va luan chuyen nam gan nhau hon muc nang luong đien tu, nhiet de dang đuoc chuyen giua cac chat, so voi cac dang khac nhu: anh sang hoac cac dang nang luong đien tu khac. Vi du, buc xa đien tu tia cuc tim khong đuoc chuyen giao hieu qua tu chat nay sang chat khac nhu la nang luong nhiet hoac đien.
Su ton tai cua cac muc nang luong đac trung cho cac chat hoa hoc khac nhau rat huu ich cho viec xac đinh chung bang cach phan tich cac đuong quang pho. Cac loai pho khac nhau thuong đuoc su dung trong quang pho hoa hoc, vi du: NIRS, vi song, NMR, EPR (cong huong thuan tu electron)... Quang pho cung đuoc su dung đe xac đinh thanh phan cua nhung ngoi sao o xa va cac thien ha xa xoi bang cach phan tich pho xa cua chung.

Thuat ngu nang luong hoa hoc thuong đuoc su dung đe chi ra tiem nang cua mot chat hoa hoc đe trai qua mot qua trinh chuyen đoi thong qua mot phan ung hoa hoc hoac đe bien đoi cac chat hoa hoc khac.


= Phan ung hoa hoc =

Khi mot chat hoa hoc đuoc bien đoi do su tuong tac cua no voi mot chat khac hoac voi nang luong, ta co the noi mot phan ung hoa hoc đa xay ra. Phan ung hoa hoc la mot khai niem lien quan đen "phan ung" cua mot chat khi tiep xuc gan voi chat khac, cho du la hon hop hoac dung dich; hoac tiep xuc voi mot so dang nang luong, hoac ca hai. No tao ra mot so trao đoi nang luong giua cac thanh phan cua phan ung cung nhu voi moi truong he thong, moi truong nay co the đuoc la cac hop chua đuoc thiet ke đac dung - thuong la dung cu thi nghiem thuy tinh.
Cac phan ung hoa hoc co the dan đen su hinh thanh hoac phan ly cua cac phan tu - tuc la cac phan tu se bi phan tach thanh hai hoac nhieu phan tu nho hon; hoac sap xep lai cac nguyen tu trong hoac ngoai cac phan tu. Phan ung hoa hoc thuong lien quan đen viec tao ra hoac pha vo cac lien ket hoa hoc. Cac phan ung thuong gap la oxy hoa-khu, phan ung tach, trung hoa acid-base va tai sap xep nguyen tu.
Mot phan ung hoa hoc co the đuoc mo ta mot cach bieu tuong bang phuong trinh hoa hoc. Trong phan ung hoa hoc phi-hat-nhan, so luong va loai nguyen tu o ca hai phia cua phuong trinh đeu nhu nhau, đoi voi phan ung hat-nhan, đieu nay chi đung đoi voi cac hat trong hat nhan nhu proton va neutron.
Chuoi cac buoc trong đo cac lien ket hoa hoc đuoc to chuc lai xay ra trong qua trinh phan ung hoa hoc đuoc goi la co che phan ung. Mot phan ung hoa hoc co the đuoc du kien ​​dien ra theo mot so buoc, moi buoc co the co toc đo khac nhau. Nhieu phan ung trung gian voi đo on đinh co the do đo co the đuoc du kien ​​trong qua trinh phan ung. Cac co che phan ung đuoc đe xuat đe giai thich đong hoc va hon hop san pham tuong đoi cua mot phan ung. Nhieu nha hoa ly chuyen kham pha va đe xuat cac co che phan ung hoa hoc khac nhau. Mot so quy tac thuc nghiem, giong nhu quy tac Woodward-Hoffmann thuong co ich trong khi đe xuat mot co che cho mot phan ung hoa hoc.
Theo sach IUPAC, mot phan ung hoa hoc la "mot qua trinh dan đen su chuyen hoa lan nhau giua cac loai chat hoa hoc". Theo đo, mot phan ung hoa hoc co the la mot phan ung co ban hoac mot phan ung qua nhieu buoc.


= Ion va muoi =

Mot ion la mot phan tu mang đien tich, co the la mot nguyen tu hoac mot phan tu, đa mat hoac lay đuoc mot hoac nhieu đien tu. Khi mot nguyen tu mat mot đien tu va do đo co nhieu proton hon electron, nguyen tu la mot ion tich đien duong hoac cation. Khi mot nguyen tu thu đuoc mot electron va do đo co nhieu đien tu hon proton, nguyen tu la mot ion tich đien am hoac anion. Cation va anion co the tao thanh mang luoi tinh the cua muoi trung hoa, nhu ion Na+ va Cl− tao thanh NaCl. Cac vi du ve cac ion đa nguyen tu khong phan ra trong cac phan ung acid - base la hydroxide (OH−) va phosphate (PO43−).
Plasma gom co chat khi đa đuoc ion hoa hoan toan, thong thuong la qua nhiet đo cuc cao.


= Tinh axit va bazo =

Mot chat co the thuong đuoc phan loai nhu mot acid hoac mot bazo. Co mot so ly thuyet khac nhau giai thich nhung hanh vi co ban cua axit. Đon gian nhat la thuyet Arrhenius: mot axit la mot chat tao ra ion 
  
    
      
        
          
            H
            
              +
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {H+}}}
  
con mot base thi tao ra ion 
  
    
      
        
          
            OH
            
              −
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {OH-}}}
  
 khi hoa tan trong nuoc. Theo ly thuyet acid-base cua Bronsted-Lowry, acid la chat cho  
  
    
      
        
          
            H
            
              +
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {H+}}}
  
 trong mot phan ung hoa hoc; mo rong hon, base la chat nhan đuoc ion 
  
    
      
        
          
            H
            
              +
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {H+}}}
  
 đo.
Ly thuyet pho bien thu ba la ly thuyet Lewis, dua tren su hinh thanh cac lien ket hoa hoc moi. Ly thuyet cua Lewis giai thich rang: acid la mot chat co kha nang nhan mot cap electron tu mot chat khac trong qua trinh hinh thanh lien ket, con base la mot chat co the cung cap mot cap electron đe tao thanh mot lien ket moi. Theo ly thuyet nay, đieu quan trong đuoc trao đoi la đien tich. Co mot so cach khac ma mot chat co the đuoc phan loai nhu mot acid hoac mot base, nhu la bang chung cho lich su cua khai niem nay.
Đo manh cua acid thuong đuoc đo bang hai phuong phap. Mot phep đo, dua tren đinh nghia Arrhenius ve axit, tuc la đo pH, la mot phep đo nong đo ion 
  
    
      
        
          
            H
            
              +
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {H+}}}
  
 trong dung dich, đuoc the hien bang thang logarit. Mot phep đo khac, dua tren đinh nghia Bronsted - Lowry, la hang so phan ly acid,cho biet kha nang hoat đong acid tuong đoi cua mot chat theo đinh nghia cua Bronsted - Lowry. Tuc la cac chat co Ka cao hon co nhieu kha nang cho cac ion 
  
    
      
        
          
            H
            
              +
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {H+}}}
  
 trong cac phan ung hoa hoc hon la nhung chat co gia tri Ka thap hon.


= Oxy hoa-khu =
Phan ung oxy hoa-khu bao gom tat ca cac phan ung hoa hoc ma trong đo cac nguyen tu bi thay đoi trang thai oxy hoa bang cach thu đuoc đien tu (qua trinh khu) hoac mat đien tu (qua trinh oxy hoa). Cac chat co kha nang oxy hoa cac chat khac đuoc goi la chat oxy hoa hoac tac nhan oxy hoa. Chat oxy hoa loai bo cac electron khoi mot chat khac. Tuong tu, cac chat co kha nang khu cac chat khac đuoc goi la chat khu, hoac tac nhan khu.
Mot chat khu chuyen cac electron sang mot chat khac, va do đo no bi oxy hoa. Va boi vi no "tang" đien tu, no con đuoc goi la chat cho đien tu. Thuat ngu "oxy hoa" va "khu" co le đe cap đen mot su thay đoi so oxy hoa - su chuyen giao thuc su cua đien tu co the khong bao gio xay ra. Nhu vay, qua trinh oxy hoa đuoc đinh nghia tot hon la su tang so oxy hoa, va khu la mot su giam so oxy hoa.


= Can bang =
Mac du khai niem can bang đuoc su dung rong rai trong khoa hoc, trong boi canh hoa hoc, no phat sinh bat cu khi nao mot so trang thai khac nhau cua thanh phan hoa hoc la kha thi, vi du, trong mot hon hop cua mot so hop chat hoa hoc co the phan ung voi nhau, hoac khi mot chat co the co mat trong nhieu hon mot trang thai.
Mot he thong cac chat hoa hoc o trang thai can bang, mac du co the co thanh phan khong thay đoi, thuong khong tinh; cac phan tu cua cac chat tiep tuc phan ung voi nhau do đo tien đen su can bang đong. Do đo khai niem nay mo ta trang thai trong đo cac thong so nhu thanh phan hoa hoc khong thay đoi theo thoi gian.


Tam quan trong = Đoi song =
Phan ung hoa hoc xay ra trong cuoc song hang ngay vi du nhu trong luc nau an, lam banh hay ran ma trong đo cac bien đoi chat xay ra mot cach rat phuc tap đa gop phan tao nen huong vi đac trung cho mon an. Them vao đo thuc an đuoc phan tach ra thanh cac thanh phan rieng biet va cung đuoc bien đoi thanh nang luong.


= Lien he voi khoa hoc khac =
Hoa hoc nghien cuu ve tinh chat cua cac nguyen to va hop chat, ve cac bien đoi co the co tu mot chat nay sang mot chat khac, tien đoan truoc tinh chat cua nhung hop chat chua biet đen cho toi nay, cung cap cac phuong phap đe tong hop nhung hop chat moi va cac phuong phap đo luong hay phan tich đe tim cac thanh phan hoa hoc trong nhung mau thu nghiem.
Mac du tat ca cac chat đeu đuoc cau tao tu mot so loai "đa xay dung" tuong đoi it, tuc la tu khoang 80 đen 100 nguyen to trong so 118 nguyen to đuoc biet đen nhung su ket hop va sap xep khac nhau cua cac nguyen to đa mang lai đen vai trieu hop chat khac nhau, nhung hop chat ma đa tao nen cac loai vat chat khac nhau nhu nuoc, cat (chat), mo sinh vat va mo thuc vat. Thanh phan cua cac nguyen to quyet đinh cac tinh chat vat ly va hoa hoc cua cac chat va lam cho hoa hoc tro thanh mot bo mon khoa hoc rong lon.
Cung nhu trong cac bo mon khoa hoc tu nhien khac, thi nghiem trong hoa hoc la cot tru chinh. Thong qua thi nghiem, cac ly thuyet ve cach bien đoi tu mot chat nay sang mot chat khac đuoc phac thao, kiem nghiem, mo rong va khi can thiet thi cung đuoc phu nhan.
Tien bo trong cac chuyen nganh khac nhau cua hoa hoc thuong la cac đieu kien tien quyet khong the thieu cho nhung nhan thuc moi trong cac bo mon khoa hoc khac, đac biet la trong cac lanh vuc cua sinh hoc va y hoc, cung nhu trong lanh vuc cua vat ly (Vi du nhu viec che tao cac chat sieu dan moi). Hoa sinh, mot chuyen nganh rong lon, đa đuoc thanh lap tai noi giao tiep giua hoa hoc va sinh vat hoc va la mot chuyen nganh khong the thieu đuoc khi muon hieu ve cac qua trinh trong su song, cac qua trinh ma co lien he truc tiep va khong the tach roi đuoc voi su bien đoi chat.
Đoi voi y hoc thi hoa hoc khong the thieu đuoc trong cuoc tim kiem nhung thuoc tri benh moi va trong viec san xuat cac duoc pham. Cac ky su thuong tim kiem vat lieu chuyen dung tuy theo ung dung (vat lieu nhe trong che tao may bay, vat lieu xay dung chiu luc va ben vung, cac chat ban dan đac biet tinh khiet,...). O đay bo mon khoa hoc vat lieu đa phat trien nhu la noi giao tiep giua hoa hoc va ky thuat.


= Trong cong nghiep =
Cong nghiep hoa hoc la mot nganh kinh te rat quan trong. Cong nghiep hoa hoc san xuat cac hoa chat co ban nhu axit sunfuric hay amonia, thuong la nhieu trieu tan hang nam, cho san xuat phan bon va chat deo va cac mat khac cua đoi song va san xuat cong nghiep. Mat khac, nganh cong nghiep hoa hoc cung san xuat rat nhieu hop chat phuc tap, đac biet la duoc pham. Neu khong co cac hoa chat đuoc san xuat trong cong nghiep thi cung khong the nao san xuat may tinh hay nhien lieu va chat boi tron cho cong nghiep o to.


Phan nganh Hoa hoc thuong đuoc chia thanh nhieu phan nganh chinh. Ngoai ra con co mot so linh vuc lien nganh va chuyen nganh.

Hoa phan tich la su phan tich cac mau vat đe thu đuoc su hieu biet ve thanh phan va cau truc hoa hoc cua chung. Hoa phan tich ket hop cac phuong phap thuc nghiem đa đuoc chuan hoa trong hoa hoc. Nhung phuong phap nay co the đuoc su dung trong tat ca cac mon hoc cua nganh hoa hoc, tru ly thuyet thuan tuy.
Hoa sinh la nghien cuu ve cac hoa chat, phan ung hoa hoc va tuong tac hoa hoc dien ra trong cac sinh vat song. Hoa sinh va hoa hoc huu co co lien quan chat che, nhu trong hoa duoc. Hoa sinh co lien quan đen sinh hoc phan tu va di truyen.
Hoa hoc vo co la nghien cuu cac tinh chat va phan ung cua cac hop chat vo co. Su phan biet giua cac nguyen tac huu co va vo co khong phai la tuyet đoi va co su trung lap nhieu, nhat la trong phan nganh hoa hoc co kim.
Hoa hoc vat lieu la chuan bi, mo ta va tim hieu ve cac chat voi chuc nang huu ich. Linh vuc nay la mot pham vi nghien cuu moi trong cac chuong trinh sau đai hoc, va no ket hop cac yeu to tu tat ca cac linh vuc co đien cua hoa hoc voi trong tam vao cac van đe co ban đoc đao cho vat lieu. Cac he thong nghien cuu chinh bao gom hoa hoc cac pha co đac (ran, chat long, polyme) va cac pha chuyen giao giua cac pha khac nhau.
Hoa hoc than kinh la nghien cuu cua chat hoa hoc than kinh; bao gom chat dan truyen, peptide, protein, lipid, đuong va acid nucleic; tuong tac cua chung va vai tro cua chung trong viec hinh thanh, duy tri va sua đoi he than kinh.
Hoa hoc hat nhan la nghien cuu ve cach cac hat ha nguyen tu ket hop voi nhau va tao nen hat nhan. Chuyen đoi hat nhan (Nuclear transmutation) la mot phan quan trong trong hoa hoc hat nhan va bang tuan hoan cac nguyen to hoa hoc la mot ket qua va cong cu quan trong cho linh vuc nay.
Hoa hoc huu co la nghien cuu cac cau truc, tinh chat, thanh phan, co che va phan ung cua cac hop chat huu co. Hop chat huu co la nhung hop chat co nen tang la mach cacbon.
Hoa hoc vat ly la nghien cuu co so vat chat va co ban cua cac he thong va qua trinh hoa hoc. Đac biet, nang luong va đong luc cua cac he thong va qua trinh nhu vay la moi quan tam cua cac nha hoa ly. Cac linh vuc nghien cuu quan trong bao gom nhiet đong hoc hoa hoc, đong hoc hoa hoc, đien hoa hoc, co hoc thong ke, quang pho, va gan đay la hoa hoc vu tru. Hoa hoc vat ly co su chong cheo lon voi vat ly phan tu. Hoa hoc vat ly thuong lien quan đen viec su dung vo so cac tinh toan trong phuong trinh dan xuat. No thuong đuoc ket hop voi hoa hoc luong tu va hoa hoc ly thuyet. Hoa ly hoc la mot phan nganh rieng biet voi vat ly hoa hoc, nhung co su trung lap rat lon.
Hoa hoc ly thuyet la nghien cuu hoa hoc thong qua lap luan ly thuyet co ban (thuong la trong toan hoc hoac vat ly). Đac biet, viec ap dung co hoc luong tu vao hoa hoc đuoc goi la hoa hoc luong tu. Ke tu khi ket thuc The chien thu hai, su phat trien cua may tinh đa cho phep phat trien co he thong hoa hoc tinh toan, đo la bo mon phat trien va ap dung cac chuong trinh may tinh đe giai quyet cac van đe hoa hoc. Hoa hoc ly thuyet co su chong cheo lon (ca y thuyet va thuc nghiem) voi vat ly vat chat ngung tu va vat ly phan tu.


Xem them Bang tuan hoan
Hop chat
Tong hop hoa hoc
Nha hoa hoc
Khoa hoc tu nhien


Chu thich Lien ket ngoai Hoa hoc tai Tu đien bach khoa Viet Nam
Chemistry tai Encyclopædia Britannica (tieng Anh)