化学
生化学または生物化学は、生物や生命現象を化学的な理論や実験手法を導入して研究する分野であり生物学と化学の両方にまたがる領域である。酵素の研究を軸にホルモンなどのタンパク質や糖、核酸、脂質などの生体内の物質群や、生体のエネルギー獲得や輸送および代謝機能などを扱うことが多い。生体高分子を扱うことが多いため高分子化学とも関連する。生命現象を分子単位で研究する分子生物学や分子遺伝学を含み、遺伝子工学などに応用される。また、組織化学とは細胞など組織中の特定物質が分布する状況を、化学反応を用いて染色させ判断する技術を言い、免疫組織化学もそのひとつに含まれる。衛生化学とは、物質が生体に及ぼす影響を研究する、予防薬学分野の応用に当たる分野である。
分子は、その物質が持つ特性を維持したまま分割できる最小の単位と言える。静電気力で結合するイオン結合には方向性が無いが、共有結合は異方性がある。簡単な共有結合分子は原子価殻電子対反発則で説明され、これに電子軌道の考え方を加えれば、分子やイオンの構造についての理論的根拠になる。
その一方で、同じ種類と数の元素が組み合わさった分子でも、その構造で物性に差があることが判明している。不斉炭素原子と共有結合する4つの原子団が結合する位置の違いから生じる光学異性体や立体異性体や、また炭素などの二重結合部分が回転しないために生じる幾何異性体などは、同一の構造式でありながら異なる性質を持つ分子となる。ベンゼン環に結合する置換基の位置(オルトなど)による位置異性体も一例に当たる。エタン類など回転が可能な分子においても、立体障害などによる特性の差異は生じる。さらに近年では知恵の輪のようなカテナンやサッカーボールもどきのフラーレンなど、風変わりな構造を持つ分子も発見されている。
高分子化学は、分子量が1万から数百万にまで及ぶような非常に大きな分子である高分子を取り扱う分野であり、その化合物は有機・無機の両方を対象とする。しかし実際には有機化合物を取扱う割合が高い。合成方法だけではなく、機械特性や熱物性なども研究対象としている。高分子の材料としての重要性から、工業とのつながりが非常に強い。