化学大纲

以下概述提供化學學科的概覽和專題導向:

**化學** – 關於原子 物質 的 科學 (物質由 化學元素 構成)，尤其是物質間的 化學反應 ，但也包括其性質、結構、組成、行為和當涉及化學反應時的變化 。化學尤其關注原子及其與其它原子的相互作用，特別是 化學鍵 的特性。

## 化學的概要

對化學的描述總結為以下幾個方面:

* 一門 學科 – 一個具有學術部門、課程和學位、國家和國際協會和專門期刊的學科。
* 一個科學領域 (科學 的一個分支) – 在科學中被廣泛承認的專門知識類別，典型的體現是具有自己的術語和名稱。 這樣一個領域通常將由一個或更多的出版經過同行評議的研究科學期刊所代表。 有幾個地球物理學有關的科學期刊。
  * 一門 自然科學 – 使用 經驗 和 科學方法 旨在闡明控制自然世界的自然規律。
    * 一個 物理科學 – 研究無生命的系統。
    * 一個 生物科學 – 研究活體生物中的化學物質和化學過程的作用。 _見 生物化學的大綱。_

## 化學的分支

* 物理化學 – 研究化學系統和過程的物理基礎。特別是，這些系統和過程的能量學和動力學是物理化學家感興趣的。 重要的研究領域包括化學熱力學，化學動力學，電化學，統計力學，光譜學以及最近的天體化學。 物理化學與分子物理學有很大的重疊。 物理化學涉及在推導方程中使用無窮小微積分。 它通常與量子化學和理論化學有關。 物理化學是與化學物理學不同的學科，但同樣存在很強的重疊。
  * 化學動力學 – 研究化學過程的速率問題.
  * 化學物理學 – 使用原子和分子物理學和凝聚態物理技術研究物理化學現象；它是研究化學過程的物理學分支。
  * 電化學 – 研究一種特殊化學反應的化學分支，該化學反應發生在電子導體（電極：金屬或半導體）和離子導體（電解質）的界面處的溶液中，並且涉及電極和電解質中之間的電子轉移。
  * 飛秒化學 – 在非常短的時間尺度（大約 10−15 秒，即飛秒）上研究化學反應的物理化學領域。
  * 地球化學 – 地質學所研究的主要系統背後機制的化學。
  * 光化學 – 研究通過原子或分子吸收光進行的化學反應。
  * 量子化學 – 主要關注量子力學在物理模型和化學系統實驗中的應用的化學分支。
  * 固體化學 –研究固相材料的合成、結構和性質，特別是非分子固體。
  * 光譜學 – - 研究物質與輻射能量之間的相互作用。
  * 立體化學 – 研究形成分子結構的原子的相對空間排列。
  * 表面科學 – 研究在兩相界面發生的物理和化學現象，包括固 - 液界面、固 - 氣界面、固 - 真空界面和液 - 氣界面。
  * 熱化學 –研究化學作用與吸收或產生的熱量之間的關係的化學分支。
    * 量熱法 – 研究物理化學過程中的熱量變化。
* 有機化學 – 研究有機化合物的結構、性質、組成、機理和反應。有機化合物定義為基於碳骨架的任何化合物。
  * 生物化學 – 研究生物體內發生的化學物質，化學反應和化學相互作用。生物化學和有機化學密切相關，如藥物化學或神經化學。生物化學也與分子生物學和遺傳學有關。
    * 神經化學 – 神經化學研究包括神經遞質，肽，蛋白質，脂質，糖和核酸和他們之間的相互作用，以及他們在形成，維持和改變神經系統中所起的作用。
    * 分子生物化學與 基因工程 –生物化學和分子生物學領域，研究基因，遺傳和表達。
  * 生物有機化學 – 將有機化學和生物化學結合到生物學中。
  * 生物物理化學 – 是一門利用物理和物理化學的概念來研究生物系統物理科學。
  * 藥物化學 – 將化學用於醫學或藥物相關目的的學科。
  * 有機金屬化學 – 研究有機金屬化合物，有機金屬化合物是一類在有機分子的碳原子和金屬（包括鹼金屬，鹼土金屬和過渡金屬）之間含有至少一個化學鍵的化合物，這裡金屬的範圍有時會擴展到包括硼，矽和錫等類金屬。
  * 物理有機化學 – 研究有機分子中結構與反應性之間的相互關係。
  * 高分子化學 – 涉及聚合物或大分子的化學合成和化學性質的多學科科學。
  * 點擊化學
* 無機化學 – 研究無機化合物的性質和反應。 有機和無機學科之間的區別並不是絕對的，並且存在很多重疊，最重要的是在有機金屬化學的子學科中。
  * 生物無機化學
  * 原子簇化學
  * 材料化學 – 製備、表徵和理解具有有用功能的物質。該領域是研究生課程中新的研究範圍，它集成了所有經典化學領域的元素，專注於材料獨有的基本問題。主要的研究系統包括凝聚相（固體，液體，聚合物）的化學和不同相之間的界面。
* 核化學 – 研究亞原子粒子如何聚集在一起並製造原子核。現代核嬗變是核化學的一個重要組成部分，核素表是該領域的重要成果和工具。
* 分析化學 – 分析材料樣品，以了解其化學成分和結構。分析化學結合了化學中的標準化實驗方法。這些方法可用於化學的所有子學科，不包括純粹的理論化學。.
* **其他**
  * 天體化學 – 研究宇宙中化學元素和分子的豐度和反應，以及它們與輻射的相互作用。
    * 宇宙化學 – 研究宇宙中物質的化學成分以及導致這些成分的過程。
  * 計算化學
  * 環境化學 – 研究發生在環境的各個方面的化學和生物化學現象，例如空氣，土壤和水。它還研究人類活動對環境的影響。
  * 綠色化學 –鼓勵設計最小化有害物質使用和產生的產品和工藝的化學研究和工程的理念，。
  * 超分子化學 – 超越分子的範疇的化學領域，並專注於由離散數量的組裝分子亞基或組分組成的化學系統。
  * 理論化學 – 通過基礎理論推理（通常在數學或物理學中）研究化學。特別是量子力學在化學中的應用被稱為量子化學。自第二次世界大戰結束以來，計算機的發展使計算化學得以系統化發展，這是開發和應用解決化學問題的電腦程式的藝術。理論化學與（理論和實驗）凝聚態物理和分子物理學有很大的重疊。
  * 濕化學
  * 農業化學 – 研究和應用化學和生物化學用於農業生產，將原料加工成食品和飲料，以及環境監測和修復。
  * 大氣化學 – 研究地球大氣層和其他行星大氣化學的大氣科學分支。
  * 化學工程 – 將物理科學（例如，化學和物理）和 / 或生命科學（例如，生物學，微生物學和生物化學）與數學和經濟學一起應用於將原材料或化學品轉化為更有用或有價值形式的過程的工程學分支。
  * 化學生物學 – 跨越化學和生物學領域的科學學科，涉及化學技術和工具的應用，通常是通過合成化學產生的化合物，用於分析和操縱生物系統。
  * 化學信息學 – 使用計算機和信息技術應用於化學領域的一系列問題。
  * 流動化學 – 在工業和宏觀加工設備中研究連續流動中的化學反應，而不是固定批次。
  * 免疫組織化學 – 涉及通過利用與生物組織中的抗原特異性結合的抗體原理來檢測組織切片細胞中抗原（例如蛋白質）的過程。
  * 免疫化學 –是化學的一個分支，涉及免疫系統的反應和成分的研究。
  * 化學海洋學 – 海洋化學研究：地球海洋中化學元素的行為。
  * 材料科學 – 是一個跨學科的領域，研究原子或分子尺度的材料結構與其宏觀特性之間的關係。
  * 數學化學 – 從事數學與化學的新應用的研究領域。它主要涉及化學現象的數學模型。
  * 機械化學 – 在分子尺度上耦合機械和化學現象，可以看作是化學和機械工程的耦合。
  * 分子生物學 – 研究細胞的各種系統之間的相互作用。它與生物化學重疊。
  * 分子力學 – 應用經典力學來模擬分子系統。
  * 奈米技術 – 研究和應用原子和分子尺度的物質。這個廣闊的領域與這種規模的化學相互作用。
  * 石油化學 – 研究將石油和天然氣轉化為有用的產品或原料。
  * 藥理學 – 醫學和生物學的一個分支，涉及藥物作用的研究和化學作用。
  * 植物化學 – 研究來自植物的植物化學物質
  * 放射化學 – 放射性物質的化學。
  * 聲化學 – 聲波和波動特性對化學系統影響的研究。
  * 合成化學 – 研究化學合成。

## 化學的歷史

化學史

* 化學的前體
  * 鍊金術
    * 鍊金術的歷史
* 化學分支的歷史
  * 分析化學的歷史 - 天然和人造材料化學成分的分離，鑑定和定量研究的歷史。
  * 天體化學史 - 研究宇宙中化學元素和分子的豐度和反應及其與輻射的相互作用的歷史。
    * 宇宙化學史 - 宇宙中物質化學成分研究的歷史以及導致這些成分的過程
  * 大氣化學的歷史 - 大氣科學分支的歷史，其中研究了地球大氣層和其他行星的化學性質。它是一個多學科的研究領域，利用環境化學，物理學，氣象學，計算機建模，海洋學，地質學和火山學等學科。
  * 生物化學史 - 生物體內化學過程研究的歷史，包括但不限於生物物質。生物化學管理所有生物和生命過程。
    * 農業化學史 - 化學和生物化學研究的歷史，在農業生產，將原料加工成食品和飲料以及環境監測和修複方面具有重要意義。
    * 生物無機化學的歷史 - 研究金屬在生物學中的作用的歷史。
    * 生物有機化學的歷史 - 結合有機化學和生物化學的快速發展的科學學科的歷史。
    * 生物物理化學的歷史 - 化學新分支的歷史，涵蓋涉及生物系統的廣泛研究活動。
    * 環境化學史 - 對自然場所發生的化學和生物化學現象進行科學研究的歷史。
    * 免疫化學史 - 化學分支的歷史，涉及免疫系統的反應和組分的研究。
    * 藥物化學的歷史 - 化學，特別是合成有機化學，藥理學和各種其他生物學專業的交叉學科的歷史，它們涉及藥劑（藥物）市場的設計，化學合成和開發。
    * 藥理學史 - 與藥物作用研究有關的醫學和生物學分支的歷史。
    * 天然產物化學的歷史 - 由生物體產生的化學化合物或物質的歷史 - 在自然界中發現的歷史，通常具有用於藥物發現和藥物設計的藥理學或生物學活性。
    * 神經化學史 - 神經化學物質的具體研究歷史，包括神經遞質和其他分子，如影響神經元功能的神經活性藥物。
  * 計算化學的歷史 - 使用計算機科學原理幫助解決化學問題的化學分支的歷史。
    * 化學信息學的歷史 - 使用計算機和信息技術的歷史，適用於化學領域的一系列問題。
    * 分子力學的歷史 - 使用牛頓力學來模擬分子系統的歷史。
  * 風味化學的歷史 - 使用化學來設計人造和天然香料的人的歷史。
  * 流動化學的歷史 - 化學反應的歷史是在連續流動的流中而不是在批量生產中進行的。
  * 地球化學史 - 使用化學研究主要地質系統背後機制的歷史
    * 含水地球化學的歷史 - 研究流域中各種元素的作用的歷史，包括銅，硫，汞，以及如何通過大氣 - 陸地 - 水生相互作用交換元素通量
    * 同位素地球化學的歷史 - 使用化學和地質學研究元素及其同位素的相對和絕對濃度的歷史
    * 海洋化學史 - 海洋環境化學研究的歷史，包括不同變量的影響。
    * 有機地球化學史 - 有機體對地球的影響和過程研究的歷史
    * 區域，環境和勘探地球化學史 - 地球表面材料化學成分空間變化研究的歷史
  * 無機化學史 - 與無機化合物的性質和行為有關的化學分支的歷史。
  * 核化學史 - 處理放射性，核過程和核性質的化學子領域的歷史。
    * 放射化學史 - 放射性物質化學史，其中元素的放射性同位素用於研究非放射性同位素的性質和化學反應（通常在無線電中）
  * 有機化學史 - 碳基化合物，碳氫化合物及其衍生物的結構，性質，組成，反應和製備（通過合成或其他方法）的研究歷史。
    * 石油化學史 - 研究原油（石油）和天然氣轉化為有用產品或原料的化學分支的歷史。
  * 有機金屬化學的歷史 - 研究含有碳和金屬之間鍵的化合物的歷史。 光化學史 - 化學反應研究的歷史，通過原子或分子吸收光進行。
  * 物理化學史 - 從物理定律和概念的角度研究化學系統中的宏觀，原子，亞原子和微粒現象。
    * 化學動力學的歷史 - 化學過程速率研究的歷史。
    * 化學熱力學的歷史 - 在熱力學定律範圍內研究熱與工作之間的相互作用與化學反應或狀態的物理變化的歷史。
    * 電化學的歷史 - 化學分支的歷史，研究在電子導體（金屬或半導體）和離子導體（電解質）的界面處發生的化學反應，並且涉及電子傳遞之間的電子轉移。電極和溶液中的電解質或物質。
    * 飛秒化學的歷史 -  飛秒化學的歷史是在非常短的時間尺度上研究化學反應的科學，大約 10-15 秒（一個飛秒，因此得名）。
    * 數學化學史 - 從事數學與化學新應用的研究領域的歷史；它主要關注化學現象的數學模型。
    * 機械化學的歷史 - 機械和化學現象在分子尺度上耦合的歷史，包括機械破壞，機械應力固體的化學行為（例如，應力腐蝕開裂），摩擦學，剪切下的聚合物降解，空化相關現象（例如，聲化學和聲致發光），衝擊波化學和物理學，甚至是分子機器的新興領域。
    * 物理有機化學的歷史 - 研究結構與有機分子反應性之間相互關係的歷史。
    * 量子化學的歷史 - 化學分支的歷史，主要關注量子力學在物理模型和化學系統實驗中的應用。
    * 聲化學史 - 聲波和波動特性對化學系統影響的研究歷史。
    * 立體化學史 - 分子內原子相對空間排列研究的歷史。
    * 超分子化學的歷史 - 超出分子的化學領域的歷史，並關注由離散數量的組裝分子亞基或組分組成的化學系統。
    * 熱化學史 - 與化學反應和 / 或物理轉化相關的能量和熱量研究的歷史。 植物化學史 - 嚴格意義上的植物化學研究史。
  * 高分子化學的歷史 - 涉及聚合物或大分子的化學合成和化學性質的多學科科學的歷史。
  * 固態化學的歷史 - 固相材料的合成，結構和性質研究的歷史，特別是但不一定是非分子固體
  * 涉及化學的多學科領域的歷史：
    * 化學生物學的歷史 - 跨越化學和生物學領域的科學學科的歷史，涉及化學技術和工具的應用，通常是通過合成化學產生的化合物，用於研究和操縱生物系統。
    * 化學工程史 - 涉及物理科學（如化學和物理）的工程學分支，以及數學和經濟學的生命科學（如生物學，微生物學和生物化學），原料或化學品轉化過程的歷史更有用或更有價值的形式。
    * 化學海洋學的歷史 - 研究地球海洋內化學元素行為的歷史。
    * 化學物理史 - 從物理學的角度研究化學過程的物理學分支的歷史。
    * 材料科學史 - 跨學科領域的歷史，將物質屬性應用於各個科學和工程領域。
    * 奈米技術的歷史 - 在原子和分子尺度上操縱物質的研究歷史
    * 釀酒學的歷史 - 除了葡萄種植和葡萄收穫之外的葡萄酒和葡萄酒釀造的所有方面的科學和研究的歷史
    * 光譜學的歷史 - 物質與輻射能量相互作用研究的歷史 表面科學的歷史 - 表面科學的歷史是研究在兩個相界面發生的物理和化學現象，包括固 - 液界面，固 - 氣界面，固 - 真界面和液 - 氣界面。
* 化學品的歷史
  * 化學元素的歷史
    * 碳的歷史
    * 氫的歷史
      * 氫技術的時間表
    * 氧的歷史
  * 化學產品的歷史
    * 阿司匹林的歷史
    * 化妝品的歷史
    * 火藥的歷史
    * 藥品史
    * 維生素的歷史
* 化學過程的歷史
  * 製造氣體的歷史
    * 哈伯過程的歷史
* 化學工業的歷史
  * 石油工業的歷史
  * 製藥業的歷史
* 元素周期表的歷史

## 化學製品

* 化學式詞典
* 生物分子清單
* 無機化合物清單
* 周期表

## 原子理論

原子理論 **原子模型時間軸**

* 隨著時間的推移，原子是什麼的想法發生了變化。
* 不同的科學家和他們的發現導致了當前原子模型的發展。
* 其他例子包括：
  * 太陽能系統 （BIG SMALL）
  * 生物細胞 （SMALL 製造大）

德謨克利特模型

* 希臘哲學家
* 他設想了原子描述物質的想法。
* Atom 來自 _atomos_ 這個詞，意思是「不可分割的」。
* 他認為物質是有限的（有限制）
* 他認為最小的物質是一種堅不可摧的不可分割的粒子，他稱之為「原子」。

約翰道爾頓模型

湯姆森 ： 梅子布丁模型

## 熱化學

熱化學

### 術語

* 熱化學–
* 化學動力學 –研究化學反應的速率，研究不同的實驗條件如何影響化學反應的速度，並產生有關反應機理和過渡態的信息，以及構建可描述特徵的數學模型化學反應
* 放熱–系統以熱量的形式向周圍環境釋放能量的過程或反應。 它們由負熱流表示。
* 吸熱–一種過程或反應，系統以熱量的形式從周圍吸收能量。 它們由正熱流表示。
* 熱化學方程式–
* 焓變 –
* 反應焓 –
* 溫度 –是熱量的客觀比較測量。
* 量熱計 –
* 熱–
* 焦耳 –
* 卡路里 –
* 比熱 –
* 比熱容 –
* 潛熱 –
* 熔化熱 –
* 蒸發熱 –
* 碰撞理論 –
* 活化能 –
* 活化複合物 –
* 反應速度 –
* 催化劑 –

### 熱化學方程式

* 化學方程式，包括反應中涉及的**熱量** ，無論是在反應物側還是在產物側。
* 例子：
  * H2O(l) + 240kJ → H2O(g)
  * N2 + 3H2 → 2NH3 + 92kJ
* 焦耳 （J） –能量的單位

### 焓

如何計算 N₂+3H₂ ⇌ 2NH₃的焓？

### 焓和熱化學方程

### 吸熱反應

### 放熱反應

### 潛在的能量圖

### 熱化學化學計量學

## 化學家

　
: _對於更多化學家，請參閱： 諾貝爾化學獎和化學家名單_

* 瑪麗居里
* 約翰道爾頓
* 漢弗萊戴維
* EleuthèreIrénéeduPont
* 喬治伊士曼
* 麥可法拉第
* 德米特里・門德列耶夫
* 阿爾弗雷德諾貝爾
* 威廉・奧斯特瓦爾德
* 路易斯巴斯德
* 萊納斯鮑林
* 約瑟夫普里斯特利
* 卡爾齊格勒
* 艾哈邁德澤維爾
* 羅莎琳德富蘭克林
* Amedeo Avogadro

## 化學文獻

* 科學文獻 –
* 科學期刊 –
* 學術期刊 –
* 化學重要出版物清單
* 化學科學期刊清單

**科學雜誌名單**

* 科學美國人

**化學元素數據參考**

* 化學元素列表 — 原子質量，原子序數，符號，名稱
* 元素的電子配置（數據頁） — 電子配置，每殼電子
* 元素密度（數據頁） — 密度（固體，液體，氣體）
* 電子親和力（數據頁） — 電子親和力
* 元素的熔點（數據頁） — 熔點
* 元素的沸點（數據頁） — 沸點
* 元素的關鍵點（數據頁面） — 關鍵點
* 元素的融合（數據頁） — 融合的熱量
* 元素汽化的熱量（數據頁） — 汽化熱
* 元件的熱容量（數據頁） — 熱容量
* 元素的蒸汽壓力（數據頁） — 蒸氣壓
* 元素的電負性（ 數據頁） — 電負性（鮑林尺度）
* 元素的電離能（數據頁） — 電離能（以 eV 計）和摩爾電離能（以 kJ /mol 計）
* 元素的原子半徑（數據頁） — 原子半徑（經驗），原子半徑（計算），范德華半徑，共價半徑
* 元素的電阻率（數據頁） — 電阻率
* 元素的導熱係數（數據頁） — 導熱係數
* 元件的熱膨脹係數（數據頁） — 熱膨脹
* 元素的聲音速度（數據頁面） — 聲音的速度
* 元素的彈性性質（數據頁） — 楊氏模量，泊松比，體積模量，剪切模量
* 元素的硬度（數據頁） — 莫氏硬度，維氏硬度，布氏硬度
* 元素豐度（數據頁） — 地殼，海水，太陽和太陽系
* 元素的氧化態列表 — 氧化態

**化合物清單**

* 按化學化合物列出的 CAS 編號
* 極端危險物質清單
* 無機化合物清單
* 有機化合物清單
* 烷烴清單
* 合金清單

**其他**

* 熱導率列表
* 化學中的純化方法一覽表
* 化學中未解決的問題清單
* 生物化學概論
* 物理學概論

## 參考

## 外部連結

* 國際純粹與應用化學聯合會（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* IUPAC 命名法主頁 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） ，特別參見含有標準化學術語定義的「金書」
* 化學 互動 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 思維導圖
* / 化學能量學 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）