化学
この2つは重要な化合物の組である。互いに相反し中和反応を起こさせながら化学平衡し、水素イオン指数など溶液の性質を決める。
燃焼や金属製錬および腐食などの本質は酸化と還元で説明される。酸と塩基が反応の窓口となる電子対が原子と一体になっているのに対し、酸化と還元は電子が単独で動き反応を起こす。そのため、酸化還元は電圧と密接に関係し、電流を生じさせる機構の基本的な原理に当たる。還元の代表的な用途は卑金属の精製であり、酸化は生化学において重要なクエン酸回路に見られる。
化学合成は、単純な物質から化学反応を用いて複雑な、または特定の機能を持つ物質を生成することを指す。分子量の小さな物質をつなぎ合わせて高分子を作る化学合成の代表例には重合反応がある。これは化学工業の主要なプロセスである。機能を持たせる化学合成の例は医薬品製造やナノテクノロジーなどである。このような製造に関わる化学合成では、適切な製品を効率良く作り出すことが求められ、化学の分野としては触媒や不斉合成などが研究される。
炎は有機物の酸化反応によって放出される熱エネルギーの現れであるので、化学の歴史は人類が火を扱いはじめたときから始まっているとも考えられる。金や銀以外の金属は、自然界において酸化物ないしは硫化物として産出されるので、古代人は還元反応を知らないまま青銅器・鉄器などを製造する金属精錬をしていた。
化学は古代エジプトに起源があると言われる。エジプト語で黒を意味する「chémi」がヨーロッパに伝わった化学を表す用語となり、化学は「黒の技術」とも呼ばれた。古代ギリシアにおける学問の発展は、タレスの元素論に始まりアリストテレスらにより大成された。
これらの系統とは別に、中国、アラビア、ペルシャ等でも独自に化学技術が勃興した。このうち、アラビアの科学分野では錬金術へと発展し、中世ヨーロッパにおいて天文学、数学、医学と同様にラテン語に翻訳された。金を他の物質から作ろうとする錬金術が盛んになり、様々なものを混ぜたり加熱したりすることが試みられた。結局、錬金術は不可能な前提の上で行われた徒労に終わったが、その副生物として各種薬品が生み出された。これらが化学のいしずえとされる。ただし、錬金術は秘密主義や拝金主義、そして定量的な技術を持たなかった点から、逆に化学発展の阻害になったという主張もある。
有機化学は、有機化合物を扱う分野である。元々は動物や植物など生物体の組織(有機体)を構成する物質を対象として始まり、後に有機体以外から生成される有機化合物も対象に含まれて体系化された。無機化学の分野とは相互補充する関係にある。多様な反応をするため、専門的な分野として特化している。有機合成化学目的の有機化合物を得るために合成系列や反応方法などを創案する分野である。薬学とも密接なかかわりがある。生物学との境界分野は生物有機化学と呼ばれる。有機化合物の構造と性質の関係を研究する分野は有機構造論、特に立体構造に着目する領域は立体化学に分けられる。天然には存在しない物質を合成して繊維や高分子材料を製造するための研究は有機工業化学と呼ばれる。