stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
Hóa học
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại

Mô hình cấu trúc nguyên tử hiện tại là mô hình cơ học lượng tử. Hoá học truyền thống bắt đầu bằng việc nghiên cứu các hạt sơ cấp, các nguyên tử, các phân tử, các chất, kim loại, tinh thể và các hợp chất khác của vật chất. Vấn đề này có thể được nghiên cứu trong trạng thái rắn, lỏng, hoặc khí, có thể riêng lẻ hoặc hỗn hợp. Các tương tác, phản ứng và biến đổi được nghiên cứu trong hóa học thường là kết quả của các tương tác giữa các nguyên tử, dẫn đến việc sắp xếp lại các liên kết hóa học giữ các nguyên tử với nhau. Những biến đổi như vậy được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm hóa học.
Phòng thí nghiệm hóa học có khuôn mẫu thường sử dụng nhiều loại dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, những dụng cụ thủy tinh này không phải là trung tâm của hóa học, và rất nhiều các thí nghiệm (cũng như ứng dụng / công nghiệp) hóa học được thực hiện mà không cần những dụng cụ này.
Phản ứng hóa học là sự chuyển đổi một số chất thành một hoặc nhiều chất khác nhau. Cơ sở của sự biến đổi hóa học như vậy là sự sắp xếp lại các electron trong các liên kết hóa học giữa các nguyên tử. Nó có thể được miêu tả một cách tượng trưng qua một phương trình hóa học, trọng tâm đặt vào các nguyên tử. Số lượng các nguyên tử ở bên trái và bên phải trong phương trình cho một sự biến đổi hóa học là bằng nhau (khi số lượng các nguyên tử ở hai bên là không đồng đều, chuyển đổi được gọi là phản ứng hạt nhân hoặc sự phân rã phóng xạ). Loại phản ứng hóa học mà một chất có thể trải qua và sự thay đổi năng lượng có thể đi kèm tuân theo một số quy tắc cơ bản nhất định, được gọi là định luật hóa học.
Các cân nhắc về năng lượng và entropy luôn quan trọng trong hầu hết các nghiên cứu hóa học. Các chất hoá học được phân loại theo cấu trúc, trạng thái, cũng như các thành phần hoá học của chúng. Chúng có thể được phân tích bằng các công cụ phân tích hóa học, ví dụ: quang phổ và sắc ký. Các nhà khoa học tham gia nghiên cứu hóa học được gọi là các nhà hóa học. Hầu hết các nhà hóa học chuyên về một hoặc nhiều tiểu ngành. Một số khái niệm rất cần thiết cho việc nghiên cứu hóa học; một số trong số đó là:
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Vật chất

Trong hóa học, vật chất được định nghĩa là bất cứ vật gì có khối lượng tĩnh và thể tích (chiếm không gian nhất định) và được tạo thành từ các hạt. Các hạt tạo nên vật chất cũng có khối lượng tịnh - nhưng không phải tất cả các hạt đều có khối lượng tịnh, chẳng hạn như photon. Vật chất có thể là một chất hoá học tinh khiết hoặc một hỗn hợp các chất.
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Vật chất > Nguyên tử

Bài chi tiết: Nguyên tử
Nguyên tử là đơn vị cơ bản của hóa học. Nó bao gồm một lõi rất đặc gọi là hạt nhân nguyên tử, bao quanh bởi một đám mây điện tử khổng lồ. Hạt nhân được tạo thành từ các proton tích điện dương và các neutron không tích điện (gọi chung là các nucleon). Trong khi đó, đám mây điện tử lại gồm các electron tích điện âm có quỹ đạo quanh hạt nhân. Trong một nguyên tử trung hòa về điện, điện tích âm của electron cân bằng với điện tích dương của proton. Hạt nhân rất đặc; khối lượng của một nucleon gấp 1836 lần so với electron, tuy nhiên bán kính của một nguyên tử lại gấp 10000 lần hạt nhân của nó .
Nguyên tử cũng là thực thể nhỏ nhất được cho là giữ các tính chất hóa học của nguyên tố, như độ âm điện, khả năng ion hóa, trạng thái oxy hóa, số phối trí (coordination number), và các loại liên kết có thể hình thành (ví dụ liên kết kim loại, ion, cộng hoá trị).
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Vật chất > Nguyên tố

Bài chi tiết: Nguyên tố hóa học
Một nguyên tố hóa học là một chất tinh khiết chỉ bao gồm một loại nguyên tử, đặc trưng bởi số proton cụ thể trong hạt nhân của các nguyên tử, được gọi là số hiệu nguyên tử và được thể hiện bằng ký hiệu Z. Nguyên tử khối là tổng của số proton và neutron trong một hạt nhân. Mặc dù tất cả các hạt nhân của tất cả các nguyên tử thuộc một nguyên tố sẽ có cùng một số hiệu nguyên tử, chúng có thể không nhất thiết phải có cùng nguyên tử khối; các nguyên tử của một nguyên tố có nguyên tử khối khác nhau được gọi là đồng vị. Ví dụ, tất cả các nguyên tử với 6 proton trong hạt nhân là các nguyên tử của nguyên tố carbon, nhưng nguyên tử carbon có thể có nguyên tử khối là 12 hoặc 13.
Sự trình bày tiêu chuẩn của các nguyên tố hóa học là sắp xếp vào bảng tuần hoàn, sắp xếp các nguyên tố theo số hiệu nguyên tử. Bảng tuần hoàn được sắp xếp thành các nhóm, hoặc các cột, và các chu kỳ hoặc các hàng. Bảng tuần hoàn rất hữu ích trong việc xác định khuynh hướng tuần hoàn.
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Vật chất > Đơn chất

Bài chi tiết: Hợp chất
Hợp chất là một chất hoá học tinh khiết cấu tạo từ nhiều hơn một nguyên tố. Các tính chất của một hợp chất thường ít giống với các thành phần cấu tạo nên nó. Danh pháp chuẩn của các hợp chất được quy định bởi Liên minh Quốc tế về Hóa học thuần túy và Hóa học ứng dụng (IUPAC). Các hợp chất hữu cơ được đặt tên theo hệ thống danh pháp hữu cơ . Tên của các hợp chất vô cơ được tạo ra theo hệ thống danh pháp vô cơ. Khi một hợp chất có nhiều hơn một phần, chúng có thể được chia thành hai phần chính, các thành phần tích điện dương và các tích điện âm. Thêm vào đó, Dịch vụ Tóm tắt Hóa chất (CAS) đã đưa ra một phương pháp để sắp xếp các chất hoá học. Lúc này mỗi chất hoá học có thể nhận biết được bởi một số hiệu được gọi là số đăng ký CAS.
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Vật chất > Phân tử

Bài chi tiết: Phân tử
Một phân tử là phần nhỏ nhất không thể phân chia của một chất hoá học tinh khiết với đặc tính hóa học duy nhất, nghĩa là nó có khả năng thực hiện một số phản ứng hóa học với các chất khác. Tuy nhiên, định nghĩa này chỉ tốt đối với các chất cấu tạo từ các phân tử, mà điều này không đúng với nhiều chất (xem dưới đây). Các phân tử thường là một tập hợp các nguyên tử gắn kết với nhau bằng các liên kết cộng hóa trị, sao cho cấu trúc này là trung hòa về điện tích và tất cả các điện tử hóa trị được ghép nối với các điện tử khác trong các liên kết hoặc trong các cặp đơn (không ở trong liên kết).
Như đã nói, các phân tử tồn tại như các đơn vị trung hòa điện, không giống như các ion. Khi quy tắc này bị phá vỡ, "phân tử" lúc này có một điện tích, đôi khi chúng được đặt tên là một ion phân tử hoặc một ion đa nguyên tử. Tuy nhiên, các ion phân tử thường chỉ có ở dạng tách hoàn toàn, chẳng hạn như một chùm trực tiếp trong chân không ở một phổ kế khối. Rất nhiều ion đa nguyên tử này ở trong đất (ví dụ các ion sunfat hoặc nitrat thường gặp),nói chung chúng không được coi là "phân tử" trong hóa học. Một số phân tử có chứa một hoặc nhiều electron không ghép cặp, tạo ra các gốc tự do. Hầu hết các gốc tự do tương đối phản ứng, nhưng một số, chẳng hạn như nitric oxit (NO) có thể ổn định.
Các nguyên tố khí "trơ" hoặc khí hiếm (heli, neon, argon, krypton, xenon và radon) tồn tại ở đơn vị nhỏ nhất là dưới dạng các nguyên tử đơn độc, nhưng các chất hóa học tách biệt khác thì gồm các phân tử hoặc các mạng nguyên tử liên kết với nhau một cách nào đó. Các phân tử xác định được có thể là các chất quen thuộc như nước(H2O), không khí(0x), và nhiều hợp chất hữu cơ như rượu(C2H6O hoặc C2H5OH), đường(C12H22O11), muối ăn(NaCl), xăng và các dược phẩm khác nhau.
Tuy nhiên, không phải tất cả các chất hoặc các hợp chất hóa học bao gồm các phân tử rời rạc, và thực tế hầu hết các chất rắn tạo thành lớp vỏ rắn, lớp phủ và lõi của Trái Đất là các hợp chất hóa học mà không có các phân tử. Các loại chất khác, chẳng hạn như các hợp chất ion và các chất rắn trong mạng, được sắp xếp theo cách mà không tìm thấy tồn tại của các phân tử thực chất. Thay vào đó, các chất này được tìm hiểu dưới dạng đơn vị công thức hoặc đơn vị tế bào là cấu trúc lặp lại nhỏ nhất trong chất. Ví dụ về các chất như vậy là các muối (như muối ăn), chất rắn như carbon và kim cương, kim loại, silica và các khoáng chất silicat quen thuộc như thạch anh và granit.
Một trong những đặc tính chính của một phân tử là cấu hình của nó; thường được gọi là cấu trúc hóa học. Trong khi cấu trúc của các phân tử nguyên tử cấu tạo từ hai nguyên tử, ba hoặc bốn có thể dễ đoán, (dạng thẳng, hình chóp góc...) thì cấu trúc của các phân tử đa nguyên tử, được
| --- | --- |
 
 
 
Ví dụ về các chất tinh khiết. Từ trái qua phải: các nguyên tố Thiếc (Sn) và Lưu huỳnh (S), Kim cương (một dạng thù hình của Carbon), Sucrose (đường ăn), và Natri chloride (muối ăn) và Natri bicarbonat (bột nở), cả hai đều là hợp chất ion.
cấu thành từ hơn 6 nguyên tử (của một số nguyên tố) có thể rất quan trọng đối với tính chất hoá học của nó.
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Vật chất > Chất và hỗn hợp

Một chất hoá học là một loại vật chất với thành phần và tập hợp các thuộc tính xác định. Một tập hợp các chất được gọi là hỗn hợp. Ví dụ về hỗn hợp là không khí và các hợp kim.
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Vật chất > Mol và lượng chất

Mol là một đơn vị đo lường biểu thị một lượng chất (còn gọi là lượng hóa học). Mol được định nghĩa là số nguyên tử tìm thấy chính xác 0,012 kg (12 gram) carbon-12, trong đó nguyên tử cacbon-12 không liên kết, ở trạng thái nghỉ và trạng thái nền. Số lượng các thực thể trên mỗi mol được gọi là hằng số Avogadro và được xác định một cách thực nghiệm là khoảng 6,022 × 1023 mol−1. Nồng độ mol là lượng chất đặc biệt trên một thể tích dung dịch, và thường được ghi dưới dạng trong moldm−3.
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Thể hoặc trạng thái

Ngoài các tính chất hóa học cụ thể phân biệt các chất hóa học khác nhau, các chất hóa học có thể tồn tại trong một vài thể hay trạng thái khác nhau. Phần lớn, việc phân loại hóa chất độc lập với các phân loại theo thể này; tuy nhiên, một số thể đặc biệt là không tương thích với các tính chất hóa học nhất định. Thể là một tập hợp các trạng thái của một hệ thống hóa học có các đặc tính cấu trúc tương tự nhau, đặt trong một loạt các điều kiện, chẳng hạn như áp suất hoặc nhiệt độ.
Các tính chất vật lý, chẳng hạn như mật độ và độ chiết quang thường là các giá trị đặc trưng của thể. Thể của vật chất được xác định bởi quá trình chuyển thể, đó là khi năng lượng đưa vào hoặc đưa ra khỏi hệ thống thoát ra sắp xếp lại cấu trúc của hệ thống, thay vì thay đổi các các điều kiện.
Đôi khi sự khác biệt giữa các thể có thể liên tục hay không rõ ràng; thay vì có ranh giới tách biệt, trong trường hợp này vật chất được coi là ở trạng thái siêu tới hạn. Khi ba thể cùng tồn tại với các điều kiện nhất định, nó tạo nên một điểm ba trạng thái; và vì điểm này là không thay đổi, đó là một cách thuận tiện để xác định một tập hợp các điều kiện cho từng thể.
Các ví dụ quen thuộc nhất của các thể là rắn, lỏng và khí. Nhiều chất có nhiều thể rắn. Ví dụ, sắt có ba thể rắn (alpha, gamma, và delta) thay đổi tùy theo nhiệt độ và áp suất. Một sự khác biệt chính giữa các thể rắn là cấu trúc tinh thể, hoặc sự sắp xếp của các nguyên tử. Một thể khác thường gặp trong nghiên cứu hóa học là thể lỏng, tức là trạng thái của các chất hòa tan trong dung môi (thường là trong nước).
Các thể ít quen thuộc hơn bao gồm plasma, ngưng tụ Bose-Einstein và ngưng tụ fermion cùng với các giai đoạn thuận từ và sắt từ của vật liệu từ tính. Mặc dù hầu hết các thể là quen thuộc trong các hệ thống ba chiều, nó cũng có thể định nghĩa các tương tự trong các hệ thống hai chiều, điều này đã thu hút được sự quan tâm của nó đối với các hệ thống sinh học.
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Liên kết

Bài chi tiết: Liên kết hóa học
Các nguyên tử gắn kết với nhau trong các phân tử hoặc tinh thể được gọi là liên kết với nhau. Một liên kết hóa học có thể được hình dung như là sự cân bằng đa cực giữa các điện tích dương trong hạt nhân và các điện tích âm dao động xung quanh chúng. Không chỉ là phản ứng hút và đẩy đơn giản, năng lượng và sự phân bố là đặc trưng cho khả năng một điện tử tạo liên kết với một nguyên tử khác.
Một liên kết hóa học có thể là một liên kết cộng hóa trị, liên kết ion, liên kết hydro hoặc chỉ là lực Van der Waals. Mỗi loại liên kết này được gán cho một số tiềm năng. Những tiềm năng tạo ra các tương tác giữ các nguyên tử với nhau trong các phân tử hoặc tinh thể. Trong nhiều hợp chất đơn giản, lý thuyết hóa trị, mô hình VSEPR, và khái niệm số oxy hóa có thể được sử dụng để giải thích cấu trúc phân tử và thành phần.
Một liên kết ion được hình thành khi một kim loại mất đi một hoặc nhiều electron của nó, trở thành một cation tích điện dương, và các electron sau đó được thu được bởi nguyên tử phi kim, trở thành một anion tích điện âm. Hai ion tích điện trái dấu sẽ thu hút bởi nhau, và liên kết ion là lực hấp dẫn giữa chúng. Ví dụ, natri (Na), một kim loại, mất một điện tử để trở thành một Na+ (cation), trong khi clo (Cl), một phi kim, thu được điện tử này để trở thành Cl− (anion). Các ion được giữ lại với nhau do lực hút tĩnh điện, và hợp chất natri chloride (NaCl), hay tên phổ biến hơn là muối ăn, được hình thành.
Trong một liên kết cộng hoá trị, một hoặc nhiều cặp electron hóa trị được chia sẻ bởi hai nguyên tử, tạo nên nhóm các nguyên tử liên kết với nhau trung hòa về điện hay phân tử. Các nguyên tử sẽ chia sẻ các điện tử hóa trị trong một cách để tạo ra một cấu hình electron khí hiếm (với tám electron trong vỏ ngoài cùng của chúng) cho mỗi nguyên tử. Các nguyên tử có xu hướng kết hợp theo cách mà mỗi chúng có tám electron trong vỏ ngoài cùng, và sao cho là tuân thủ quy tắc bát tử (xem Liên kết ion). Tuy nhiên, một số nguyên tố như hydro và lithi chỉ cần hai điện tử trong vỏ ngoài cùng của chúng để đạt được cấu hình ổn định này; các nguyên tử này được cho là tuân theo quy tắc song tử (duet), và theo cách này, chúng sẽ đạt tới cấu hình điện tử của heli trong khí quyển, một khí hiếm chỉ có hai điện tử trong vỏ bên ngoài của nó.
Tương tự, các lý thuyết từ vật lý cổ điển có thể được sử dụng để dự đoán nhiều cấu trúc ion. Với các hợp chất phức tạp hơn, chẳng hạn như phức hợp kim loại, lý thuyết hóa trị sẽ ít có giá trị hơn. Lúc này, các phương pháp tiếp cận khác, như lý thuyết quỹ đạo phân tử (orbital), thường được sử dụng. Xem sơ đồ về orbital điện tử.
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Phản ứng hóa học

Bài chi tiết: Phản ứng hóa học
Khi một chất hóa học được biến đổi do sự tương tác của nó với một chất khác hoặc với năng lượng, ta có thể nói một phản ứng hóa học đã xảy ra. Phản ứng hóa học là một khái niệm liên quan đến "phản ứng" của một chất khi tiếp xúc gần với chất khác, cho dù là hỗn hợp hoặc dung dịch; hoặc tiếp xúc với một số dạng năng lượng, hoặc cả hai. Nó tạo ra một số trao đổi năng lượng giữa các thành phần của phản ứng cũng như với môi trường hệ thống, môi trường này có thể được là các hộp chứa được thiết kế đặc dụng - thường là dụng cụ thí nghiệm thủy tinh.
Các phản ứng hóa học có thể dẫn đến sự hình thành hoặc phân ly của các phân tử - tức là các phân tử sẽ bị phân tách thành hai hoặc nhiều phân tử nhỏ hơn; hoặc sắp xếp lại các nguyên tử trong hoặc ngoài các phân tử. Phản ứng hóa học thường liên quan đến việc tạo ra hoặc phá vỡ các liên kết hóa học. Các phản ứng thường gặp là oxy hóa-khử, phản ứng tách, trung hoà acid-base và tái sắp xếp nguyên tử.
Một phản ứng hóa học có thể được mô tả một cách biểu tượng bằng phương trình hóa học. Trong phản ứng hóa học phi-hạt-nhân, số lượng và loại nguyên tử ở cả hai phía của phương trình đều như nhau, đối với phản ứng hạt-nhân, điều này chỉ đúng đối với các hạt trong hạt nhân như proton và neutron.
Chuỗi các bước trong đó các liên kết hóa học được tổ chức lại xảy ra trong quá trình phản ứng hóa học được gọi là cơ chế phản ứng. Một phản ứng hóa học có thể được dự kiến ​​diễn ra theo một số bước, mỗi bước có thể có tốc độ khác nhau. Nhiều phản ứng trung gian với độ ổn định có thể do đó có thể được dự kiến ​​trong quá trình phản ứng. Các cơ chế phản ứng được đề xuất để giải thích động học và hỗn hợp sản phẩm tương đối của một phản ứng. Nhiều nhà hóa lý chuyên khám phá và đề xuất các cơ chế phản ứng hóa học khác nhau. Một số quy tắc thực nghiệm, giống như quy tắc Woodward-Hoffmann thường có ích trong khi đề xuất một cơ chế cho một phản ứng hóa học.
Theo sách IUPAC, một phản ứng hoá học là "một quá trình dẫn đến sự chuyển hóa lẫn nhau giữa các loại chất hóa học". Theo đó, một phản ứng hóa học có thể là một phản ứng cơ bản hoặc một phản ứng qua nhiều bước.
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Ion và muối

Bài chi tiết: Ion
Một ion là một phần tử mang điện tích, có thể là một nguyên tử hoặc một phân tử, đã mất hoặc lấy được một hoặc nhiều điện tử. Khi một nguyên tử mất một điện tử và do đó có nhiều proton hơn electron, nguyên tử là một ion tích điện dương hoặc cation. Khi một nguyên tử thu được một electron và do đó có nhiều điện tử hơn proton, nguyên tử là một ion tích điện âm hoặc anion. Cation và anion có thể tạo thành mạng lưới tinh thể của muối trung hòa, như ion Na+ và Cl− tạo thành NaCl. Các ví dụ về các ion đa nguyên tử không phân rã trong các phản ứng acid - base là hydroxide (OH−) và phosphate (PO43−).
Plasma gồm có chất khí đã được ion hóa hoàn toàn, thông thường là qua nhiệt độ cực cao.
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Tính axit và bazơ

Một chất có thể thường được phân loại như một acid hoặc một bazơ. Có một số lý thuyết khác nhau giải thích những hành vi cơ bản của axit. Đơn giản nhất là thuyết Arrhenius: một axit là một chất tạo ra ion  {\ce {H+}}còn một base thì tạo ra ion  {\ce {OH-}} khi hòa tan trong nước. Theo lý thuyết acid-base của Bronsted-Lowry, acid là chất cho   {\ce {H+}} trong một phản ứng hóa học; mở rộng hơn, base là chất nhận được ion  {\ce {H+}} đó.
Lý thuyết phổ biến thứ ba là lý thuyết Lewis, dựa trên sự hình thành các liên kết hoá học mới. Lý thuyết của Lewis giải thích rằng: acid là một chất có khả năng nhận một cặp electron từ một chất khác trong quá trình hình thành liên kết, còn base là một chất có thể cung cấp một cặp electron để tạo thành một liên kết mới. Theo lý thuyết này, điều quan trọng được trao đổi là điện tích. Có một số cách khác mà một chất có thể được phân loại như một acid hoặc một base, như là bằng chứng cho lịch sử của khái niệm này.
Độ mạnh của acid thường được đo bằng hai phương pháp. Một phép đo, dựa trên định nghĩa Arrhenius về axit, tức là độ pH, là một phép đo nồng độ ion  {\ce {H+}} trong dung dịch, được thể hiện bằng thang logarit. Một phép đo khác, dựa trên định nghĩa Bronsted - Lowry, là hằng số phân ly acid,cho biết khả năng hoạt động acid tương đối của một chất theo định nghĩa của Bronsted - Lowry. Tức là các chất có Ka cao hơn có nhiều khả năng cho các ion  {\ce {H+}} trong các phản ứng hóa học hơn là những chất có giá trị Ka thấp hơn.
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Oxy hóa-khử

Bài chi tiết: Oxy hóa khử
Phản ứng oxy hóa-khử bao gồm tất cả các phản ứng hóa học mà trong đó các nguyên tử bị thay đổi trạng thái oxy hóa bằng cách thu được điện tử (quá trình khử) hoặc mất điện tử (quá trình oxy hóa). Các chất có khả năng oxy hóa các chất khác được gọi là chất oxy hóa hoặc tác nhân oxy hóa. Chất oxy hóa loại bỏ các electron khỏi một chất khác. Tương tự, các chất có khả năng khử các chất khác được gọi là chất khử, hoặc tác nhân khử.
Một chất khử chuyển các electron sang một chất khác, và do đó nó bị oxy hóa. Và bởi vì nó "tặng" điện tử, nó còn được gọi là chất cho điện tử. Thuật ngữ "oxy hóa" và "khử" có lẽ đề cập đến một sự thay đổi số oxy hóa - sự chuyển giao thực sự của điện tử có thể không bao giờ xảy ra. Như vậy, quá trình oxy hóa được định nghĩa tốt hơn là sự tăng số oxy hóa, và khử là một sự giảm số oxy hóa.
Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại > Cân bằng

Mặc dù khái niệm cân bằng được sử dụng rộng rãi trong khoa học, trong bối cảnh hóa học, nó phát sinh bất cứ khi nào một số trạng thái khác nhau của thành phần hoá học là khả thi, ví dụ, trong một hỗn hợp của một số hợp chất hóa học có thể phản ứng với nhau, hoặc khi một chất có thể có mặt trong nhiều hơn một trạng thái.
Một hệ thống các chất hoá học ở trạng thái cân bằng, mặc dù có thể có thành phần không thay đổi, thường không tĩnh; các phân tử của các chất tiếp tục phản ứng với nhau do đó tiến đến sự cân bằng động. Do đó khái niệm này mô tả trạng thái trong đó các thông số như thành phần hóa học không thay đổi theo thời gian.
Tầm quan trọng > Đời sống

Phản ứng hóa học xảy ra trong cuộc sống hằng ngày ví dụ như trong lúc nấu ăn, làm bánh hay rán mà trong đó các biến đổi chất xảy ra một cách rất phức tạp đã góp phần tạo nên hương vị đặc trưng cho món ăn. Thêm vào đó thức ăn được phân tách ra thành các thành phần riêng biệt và cũng được biến đổi thành năng lượng.
Tầm quan trọng > Liên hệ với khoa học khác

Hóa học nghiên cứu về tính chất của các nguyên tố và hợp chất, về các biến đổi có thể có từ một chất này sang một chất khác, tiên đoán trước tính chất của những hợp chất chưa biết đến cho tới nay, cung cấp các phương pháp để tổng hợp những hợp chất mới và các phương pháp đo lường hay phân tích để tìm các thành phần hóa học trong những mẫu thử nghiệm.
Mặc dù tất cả các chất đều được cấu tạo từ một số loại "đá xây dựng" tương đối ít, tức là từ khoảng 80 đến 100 nguyên tố trong số 118 nguyên tố được biết đến nhưng sự kết hợp và sắp xếp khác nhau của các nguyên tố đã mang lại đến vài triệu hợp chất khác nhau, những hợp chất mà đã tạo nên các loại vật chất khác nhau như nước, cát (chất), mô sinh vật và mô thực vật. Thành phần của các nguyên tố quyết định các tính chất vật lý và hóa học của các chất và làm cho hóa học trở thành một bộ môn khoa học rộng lớn.
Cũng như trong các bộ môn khoa học tự nhiên khác, thí nghiệm trong hóa học là cột trụ chính. Thông qua thí nghiệm, các lý thuyết về cách biến đổi từ một chất này sang một chất khác được phác thảo, kiểm nghiệm, mở rộng và khi cần thiết thì cũng được phủ nhận.
Tiến bộ trong các chuyên ngành khác nhau của hóa học thường là các điều kiện tiên quyết không thể thiếu cho những nhận thức mới trong các bộ môn khoa học khác, đặc biệt là trong các lãnh vực của sinh học và y học, cũng như trong lãnh vực của vật lý (Ví dụ như việc chế tạo các chất siêu dẫn mới). Hóa sinh, một chuyên ngành rộng lớn, đã được thành lập tại nơi giao tiếp giữa hóa học và sinh vật học và là một chuyên ngành không thể thiếu được khi muốn hiểu về các quá trình trong sự sống, các quá trình mà có liên hệ trực tiếp và không thể tách rời được với sự biến đổi chất.
Đối với y học thì hóa học không thể thiếu được trong cuộc tìm kiếm những thuốc trị bệnh mới và trong việc sản xuất các dược phẩm. Các kỹ sư thường tìm kiếm vật liệu chuyên dùng tùy theo ứng dụng (vật liệu nhẹ trong chế tạo máy bay, vật liệu xây dựng chịu lực và bền vững, các chất bán dẫn đặc biệt tinh khiết,...). Ở đây bộ môn khoa học vật liệu đã phát triển như là nơi giao tiếp giữa hóa học và kỹ thuật.
Tầm quan trọng > Trong công nghiệp

Công nghiệp hóa học là một ngành kinh tế rất quan trọng. Công nghiệp hóa học sản xuất các hóa chất cơ bản như axít sunfuric hay amonia, thường là nhiều triệu tấn hằng năm, cho sản xuất phân bón và chất dẻo và các mặt khác của đời sống và sản xuất công nghiệp. Mặt khác, ngành công nghiệp hóa học cũng sản xuất rất nhiều hợp chất phức tạp, đặc biệt là dược phẩm. Nếu không có các hóa chất được sản xuất trong công nghiệp thì cũng không thể nào sản xuất máy tính hay nhiên liệu và chất bôi trơn cho công nghiệp ô tô.