Χημεία

Η Χημεία () [το σύμβολο σχετίζεται με τη διάσπαση του πυρήνα ενός ατόμου ή χημικού στοιχείου] είναι θεμελιώδης, κεντρική επιστήμη, από τις Φυσικές επιστήμες, η οποία ερευνά και μελετά τα χημικά στοιχεία και τις χημικές ενώσεις που αποτελούνται από άτομα, μόρια και ιόντα, καθώς και τη σύνθεση, τη δομή, τις ιδιότητες, και τη συμπεριφορά τους, αλλά και τις αλλαγές που υφίστανται κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων με άλλες ουσίες.

Στο πεδίο του γνωστικού αντικειμένου της, η χημεία κατέχει μια ενδιάμεση θέση μεταξύ της φυσικής και της βιολογίας.  Ονομάζεται, ορισμένες φορές, ως κεντρική επιστήμη, επειδή παρέχει τη βάση για την κατανόηση τόσο των βασικών, όσο και των εφαρμοσμένων επιστημονικών πεδίων, σε θεμελιώδες επίπεδο.  

Επί παραδείγματι, η χημεία επεξηγεί πτυχές της φυσιολογίας και βιοχημείας των φυτών (βοτανική), το σχηματισμό πυριγενών πετρωμάτων (γεωλογία), τον τρόπο σχηματισμού του ατμοσφαιρικού όζοντος και την παραγωγή περιβαλλοντικών ρύπων (οικολογία), τις ιδιότητες του εδάφους λ.χ. στη Σελήνη (κοσμοχημεία), το πως τα φάρμακα λειτουργούν (φαρμακολογία), και το πως συλλέγονται αποδεικτικά στοιχεία DNA λ.χ. σε μια σκηνή εγκλήματος (εγκληματολογία).

Η χημεία μελετά σε βάθος θέματα σχετικά με τα άτομα και τα μόρια και πως αυτά αλληλεπιδρούν μέσω χημικών δεσμών για να σχηματίσουν νέες χημικές ενώσεις. Στη χημεία, υπάρχουν δύο τύποι χημικών δεσμών: 
 Πρωτογενείς χημικοί δεσμοί, π.χ. ομοιοπολικοί δεσμοί, στους οποίους τα άτομα μοιράζονται ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια, ιοντικοί δεσμοί, στους οποίους ένα άτομο δωρίζει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια σε ένα άλλο άτομο για την παραγωγή ιόντων (κατιόντα και ανιόντα) και μεταλλικοί δεσμοί.
 Δευτερογενείς χημικοί δεσμοί, π.χ. δεσμοί υδρογόνου, δεσμοί φαν ντερ Βάαλς, αλληλεπίδραση ιόντων-ιόντων, αλληλεπίδραση ιόντων-διπόλων, κ.ά.

Ετυμολογία 
Η λέξη «χημεία» προέρχεται από τροποποίηση της λέξης «αλχημείας», η οποία αναφέρεται σε προηγούμενη εξερευνητική τεχνουργία και πρακτική, η οποία περιελάμβανε στοιχεία χημείας, μεταλλουργίας, φιλοσοφίας, αστρολογίας, αστρονομίας, μυστικισμού και ιατρικής. Η αλχημεία θεωρείται συχνά συνδεδεμένη με την αναζήτηση μετατροπής μολύβδου ή άλλων βασικών μετάλλων σε χρυσό, αν και οι αλχημιστές ενδιαφέρονται επίσης για πολλά από τα ζητήματα της σύγχρονης χημείας.

Η σύγχρονη λέξη «αλχημεία» με τη σειρά της προέρχεται από την αραβική λέξη αλ-κιμιά (الكیمیاء, al-kīmīā). Αυτό μπορεί να έχει αιγυπτιακή προέλευση αφού το αλ-κιμιά προέρχεται από την ελληνική χημία, η οποία με τη σειρά της προέρχεται από τη λέξη Κεμέτ, η οποία είναι το αρχαίο όνομα της Αιγύπτου στην αιγυπτιακή γλώσσα.  Εναλλακτικά, το αλ-κιμιά μπορεί να προέρχεται από χημεία, που σημαίνει "μαζί".

Ιστορία

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.

Ορόσημα στην εξέλιξη της χημείας 

 Αιγυπτιακή αλχημεία (3.000 π.Χ. - 400 π.Χ.): Διατύπωσε τις πρώτες «στοιχειακές» θεωρίες όπως η «Ογδωάδα».
 Ελληνική αλχημεία (332 π.Χ. - 642 μ.Χ: Ο Μ. Αλέξανδρος κατέκτησε μεταξύ άλλων την Αίγυπτο και ίδρυσε την Αλεξάνδρεια, η οποία σύντομα μετά απέκτησε την πρώτη Μεγάλη Βιβλιοθήκη, συγκεντρώνοντας έτσι θεωρίες και μελετητές.
 Αραβική αλχημεία (642 - 1200): Οι Άραβες, με τη σειρά τους, κατέκτησαν και την Αίγυπτο και δημιούργησαν επίσημα πια την αλχημεία με τον Τζαμπίρ Ιμπίν Χαϋάν, τον Αλ Ραζί και άλλους. Ο Τζαμπίρ (ή Γκεμπέρ) μετέφρασε στα αραβικά και επέκτεινε τις θεωρίες του Αριστοτέλη και άλλες.
 Δυτικοευρωπαϊκή αλχημεία (1300 - σήμερα), Ο Ψευδο-Γκεμπέρ οικοδομεί πάνω στην αραβική αλχημεία. Από τον 12ο αιώνα μεγάλα βήματα στην αλχημεία φθάνουν από τις αραβικές χώρες στη Δυτική ευρώπη.
 1661: Ο Ρόμπερτ Μπόιλ γράφει το κλασσικό του κείμενο The Sceptical Chymist.
 1787: Ο Αντουάν Λωράν Λαβουαζιέ γράφει το κλασσικό του κείμενο Elements of Chemistry.
 1803: Ο Τζον Ντάλτον δημοσιεύει την Ατομική Θεωρία (Atomic Theory).
 1869: Ο Ντμίτρι Μεντελέγιεφ παρουσιάζει τον Περιοδικό Πίνακα των χημικών στοιχείων, κομβικό έργο για τη σύγχρονη χημεία.

Η γένεση της χημείας 

Οι πρωτοπόροι της χημείας και εφευρέτες της σύγχρονης επιστημονικής μεθόδου ήταν μεσαιωνικοί Άραβες και Πέρσες μελετητές. Καινοτόμησαν στην ακριβή παρατήρηση και τον ελεγχόμενο πειραματισμό στο πεδίο της χημείας ανακαλύπτοντας πολλές χημικές ουσίες:

Η χημεία είναι ως επιστήμη σχεδόν αποκλειστικά δημιούργημα των Μωαμεθανών: Το όνομα του πεδίου ήταν ελληνικό (απ' όσο μέχρι στιγμής γνωρίζουμε), οι Έλληνες όμως περιορίζονταν στη βιομηχανική εμπειρία και στην ασαφή υπόθεση. Οι Σαρακηνοί παρουσίασαν την ακριβή παρατήρηση, τον ελεγχόμενο πειραματισμό, και στην προσεκτική καταγραφή σχετικών αρχείων. Ανακάλυψαν και ονόμασαν την αλεμβική (al-anbiq), χημικά ανέλυσαν αμέτρητες ουσίες, συνέθεσαν λαπιδαρίες, διαχώρησαν βάσεις και οξέα, ερεύνησαν τις συγγένειές τους, μελέτησαν και παρασκεύασαν εκατοντάδες φαρμάκων. Η Αλχημεία, που οι Μουσουλμάνοι κληρονόμησαν από την Αίγυπτο, μετατράπηκε σε χημεία με μια χιλιάδα ενδιάμεσες ανακαλύψεις, και με τη μέθοδό της, που ήταν η πιο επιστημονική από όλα τα μεσαιωνικά εγχειρήματα.

Οι μουσουλμάνοι χημικοί με τη μεγαλύτερη επιρροή ήταν οι ακόλουθοι:
 Τζαμπίρ ιμπίν Χαϋάν (Γκεμπέρ, απεβίωσε το 815).
 αλ-Κίντι (απεβίωσε το 873).
 αλ-Ραζί (απεβίωσε το 925).
 Αλχαζέν (απεβίωσε το 1039).
 αλ-Μπιρουνί (απεβίωσε το 1048).

Το έργα του Τζαμπίρ έγιναν γνωστά στην Ευρώπη μέσω των λατινικών μεταφράσεών τους από τον ψευδο-Γκεμπέρ 14ο αιώνα στην Ισπανία, που επίσης έγραψε κάποια από τα δικά του βιβλία κάτω από την ονομασία «Γκεμπέρ». Η συνεισφορά των Ινδών αλχημιστών και μεταλλουργών στην ανάπτυξη της χημείας ήταν επίσης αρκετά σημαντική.

Η ταχεία μεταφορά της χημείας στην Ευρώπη έγινε κυρίως λόγω της Μαύρης πανώλους. Η περίοδος αυτή χαρακτηρίστηκε από μεγάλη ζήτηση φαρμάκων. Έτσι το «ελιξήριο της ζωής», που υποτίθεται ότι θα θεράπευε κάθε ασθένεια, προστέθηκε στην ήδη αναζητούμενη φιλοσοφική λίθο. Και τα δυο ποτέ δεν βρέθηκαν.  Ωστόσο με τον καιρό, κάποιοι αλχημιστές όρισαν ανεξάρτητους στόχους, τους οποίους πλησίασαν περισσότερο. Για παράδειγμα ο Παράκελσος (1493-1541),  απέρριψε την επικρατούσα θεωρία των τεσσάρων στοιχείων και, με μόνο οδηγό τα χημικά και τα φάρμακά του, δημιούργησε ένα υβρίδιο ανάμεσα στην αλχημεία και την επιστήμη το οποίο ονομάστηκε «ιατροχημεία». Ομοίως, κάτω από την επήρεια κάποιας φιλοσοφίας, ο Σερ Φράνσις Μπέικον (1561-1626) και ο Ρενέ Ντεκάρτ (1596-1650), που απαίτησαν περισσότερη εμβάθυνση στα Μαθηματικά και αφαίρεση των προκαταλήψεων από τις επιστημονικές παρατηρήσεις, οδήγησαν τελικά σε μια πραγματική επανάσταση. Η χημεία άρχισε, ουσιαστικά, μαζί με τον Ρόμπερτ Μπόιλ και την ομώνυμη εξίσωσή του (Νόμος του Μπόιλ) για τα χαρακτηριστικά της αέριας κατάστασης.

Η χημεία ενηλικιώθηκε στ' αλήθεια όταν ο Λαβουαζιέ (1743-1794), ανακάλυψε τη θεωρία διατήρησης της ύλης το 1783, και την ανάπτυξη της ατομικής θεωρίας από τον Τζον Ντάλτον γύρω στο 1800.  Ο νόμος διατήρησης της ύλης κατέληξε στην τυποποίηση της χημείας πάνω στον νόμο αυτό και τη θεωρία της κατανάλωσης του οξυγόνου, που βασίστηκε πολύ στο έργο του Λαβουαζιέ. Η συνεισφορά του Λαβουαζιέ αποτέλεσε το θεμέλιο της χημείας και ήταν αποτέλεσμα συνεχούς προσπάθειας να ταιριάξουν όλα τα πειραματικά του δεδομένα σε μια μοναδική θεωρία. Εγκαινίασε τη χημική ισορροπία, χρησιμοποίησε το οξυγόνο για να καταρρίψει τη θεωρία του «φλογιστού», καθιέρωσε νέο σύστημα χημικής ονοματολογίας και είχε συνεισφορά στο σύγχρονο μετρικό σύστημα. Ο Λαβουαζιέ εργάστηκε ακόμη στη μετάφραση της αρχαϊκή και τεχνικής γλώσσα της αλχημείας στη σύγχρονη και επιστημονική της χημείας, που γίνεται πιο εύκολα κατανοητή από το ευρύτερο κοινό, οδηγώντας το σε μεγαλύτερο ενδιαφέρον για την επιστήμη αυτή. Όλα αυτά τα βήματα αποτέλεσαν αυτό που ονομάστηκε «χημική επανάσταση.» Η συνεισφορά του Λαβουαζιέ έφερε τη χημεία σε θέση να μπορεί να ενταχθεί στα εκπαιδευτικά συστήματα όλου του κόσμου. Για όλα τα παραπάνω συχνά αναφέρεται ως ο «πατέρας της σύγχρονης χημείας». Αργότερα, η ανακάλυψη του Φρέντριχ Βόχλερ ότι πολλές φυσικές ουσίες, και ιδιαίτερα οι οργανικές ενώσεις, μπορούν κι αυτές να συνθεθούν με εργαστηριακές χημικές μεθόδους, επίσης βοήθησαν τη σύγχρονη χημεία να βγει από τα σπάργανά της.

Περιοδικός πίνακας

Οι ανακαλύψεις των χημικών στοιχείων έχουν μακρά ιστορία, αρχίζοντας από τον καιρό της αλχημείας, αλλά συστηματοποιήθηκαν με την δημιουργία του Περιοδικού Πίνακα των χημικών στοιχείων από τον Ντμίτρι Μεντελέγιεφ το 1869, για να κορυφωθούν με τις σταδιακές ανακαλύψεις των τεχνητών στοιχείων, αργότερα, αναζήτηση που μάλλον δεν έχει τελειώσει ακόμη.

Περιοδικός Πίνακας Χημικών Στοιχείων

Χρωματικός κώδικας για τους ατομικούς αριθμούς:

 Στοιχεία αριθμημένα με μπλε είναι υγρά σε Κανονικές Συνθήκες.
 Αυτά που είναι πράσινα είναι αέρια σε Κανονικές Συνθήκες.
 Αυτά που είναι μαύρα είναι στερεά σε Κανονικές Συνθήκες.

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.

Κλάδοι της χημείας

Βασικοί κλάδοι 
Οι βασικοί δύο πυλώνες της χημείας είναι η ανόργανη και η οργανική χημεία, οι οποίες μελετούν τη δομή και τη δραστικότητα των ανόργανων και των οργανικών ενώσεων αντίστοιχα (δηλαδή ολόκληρο τον περιοδικό πίνακα και τις ιδιότητές του). Ωστόσο, πολλοί θεωρούν πως στον κορμό της χημείας πρέπει να συμπεριληφθούν και η φυσικοχημεία και η αναλυτική χημεία. Η μεν φυσικοχημεία διότι ασχολείται με τις γενικές αρχές των χημικών φαινομένων, η δε αναλυτική χημεία επειδή διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τη σύσταση (και κάποιες φορές με τη δομή) των ενώσεων, πράγμα που αποτελεί έναν από τους βασικούς στόχους της χημείας ως επιστήμης. Να σημειωθεί πως βάσει άλλων απόψεων η αναλυτική χημεία δεν ανήκει στους βασικούς κλάδους της χημείας μιας και χρησιμοποιεί κατά κόρον γνώσεις από τους άλλους τρεις κλάδους, προκειμένου να προσδιορίσει τη σύσταση της ύλης (με αυτήν την προσέγγιση οι βασικοί κλάδοι μπορούν να θεωρηθούν ως τρεις).

Συμβατικά, λοιπόν, μπορούμε να θεωρήσουμε πως οι βασικοί κλάδοι είναι τέσσερις, όπως φαίνεται παρακάτω:
 Ανόργανη χημεία
 Οργανική χημεία
 Φυσικοχημεία
 Αναλυτική χημεία

Αναλυτικά οι βασικοί κλάδοι 
Κάθε ένας από τους κλάδους αυτούς μπορεί να χωριστεί σε επιμέρους τμήματα, όπως φαίνεται στη συνέχεια:
 Ανόργανη χημεία:

 Συνθετική Ανόργανη χημεία: ενώσεων με αμέταλλα μόνο στοιχεία, ενώσεων μετάλλων με αμέταλλα στοιχεία, συμπλόκων ενώσεων και άλλα
 Τεχνικές χαρακτηρισμού ανόργανων ενώσεων: μαγνητοχημεία, φασματοσκοπία υπεριώδους, φασματοσκοπία υπερύθρου και άλλα
 Βιοανόργανη χημεία: μελέτη της επίδρασης των μετάλλων στα βιολογικά συστήματα
 Άλλοι τομείς
 Οργανική χημεία:
 Συνθετική οργανική χημεία: οργανικών ενώσεων με οξυγόνο, οργανικών ενώσεων με άζωτο, βιολογικών μορίων (π.χ. αμινοξέων) και άλλα
 Τεχνικές χαρακτηρισμού οργανικών ενώσεων: φασματοσκοπία υπερύθρου, φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού και άλλα
 Απομόνωση και μελέτη φυσικών προϊόντων
 Άλλοι τομείς
 Φυσικοχημεία:
 Χημική θερμοδυναμική και στατιστική θερμοδυναμική
 Χημική κινητική
 Ηλεκτροχημεία
 Κβαντική χημεία, φασματοσκοπία και πυρηνική χημεία-ραδιοχημεία
 Άλλοι τομείς
 Αναλυτική χημεία:
 Φασματοσκοπία για αναλυτικούς σκοπούς
 Χρωματογραφία
 Ηλεκτροαναλυτική χημεία
 Υγροχημική ανάλυση (κλασικές τεχνικές ανάλυσης)

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:

Αναλυτικά οι δευτερεύοντες κλάδοι 
 Βιοχημεία, ιατρική χημεία, αγροχημεία και γενικώς τομείς συνεργατικοί με τις βιολογικές επιστήμες
 Χημεία τροφίμων
Περιβαλλοντική χημεία, χημεία αντιρρύπανσης, πράσινη χημεία και γενικώς τομείς που ασχολούνται με περιβαλλοντικά θέματα
 Χημική τεχνολογία
 Γεωχημεία, αστροχημεία, Χημική Ωκεανογραφία και γενικά τομείς που ασχολούνται με τη σύσταση και τη τη δομή των ενώσεων φυσικών αλλά μη έμβιων συστημάτων
 Τομείς που σχετίζονται με την εκπαίδευση σε θέματα της χημείας
 Ιστορία και επιστημολογία της χημείας, Ηθική της χημείας και των χημικών και βιοχημικών πειραμάτων
 Άλλοι τομείς

Δείτε επίσης 
 Αλχημεία
 Εργαστήριο, Πείραμα και Θεωρία
 Περιοδικός πίνακας των χημικών στοιχείων και Ο Περιοδικός Πίνακας των μαγνητοσκοπήσεων
 Άτομο και Μόριο
 Χημική ένωση και Χημική αντίδραση
 Ανόργανη χημεία και Οργανική χημεία
 Βραβεία Νόμπελ στη χημεία

Προτεινόμενη βιβλιογραφία 
 D.D. Ebbing & S.D. Gammon, Γενική Χημεία (6η έκδοση), Εκδόσεις «Τραυλός», ISBN 960-7990-66-8
 Ν. Χατζηλιάδης, Εισαγωγή στην Ανόργανη και Γενική Χημεία (Β' έκδοση), Αθήνα 2014

Επεξηγήσεις όρων

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 

 Ευθύμιος Μπόκαρης, Η Χημεία ως ασυνέχεια της Αλχημείας. Η επιστημολογική παράδοση του Bachelard για τη συγκρότηση της επιστήμης της χημείας (πρώτο μέρος), Κριτική - Επιστήμη & Εκπαίδευση, τ/χ.2 (2005), σελ.82-97 
 Ευθύμιος Μπόκαρης: Η Χημεία ως ασυνέχεια της Αλχημείας. Η επιστημολογική παράδοση του Bachelard για τη συγκρότηση της επιστήμης της χημείας (δεύτερο μέρος), Κριτική - Επιστήμη & Εκπαίδευση, τ/χ.3 (2006), σελ.53-77