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化學

化學

化學(英語:Chemistry)是一門研究物質的性質、組成、結構、變化,以及物質間相互作用關係的科學。化學研究的對象涉及物質之間的相互關係,或物質和能量之間的關聯。傳統的化學常常都是關於兩種物質接觸、變化,即化學反應[1],又或者是一種物質變成另一種物質的過程。這些變化有時會需要使用電磁波,當中電磁波負責激發化學作用。不過有時化學都不一定要關於物質之間的反應。光譜學研究物質與光之間的關係,而這些關係並不涉及化學反應。

「化學」一詞,若單從字面解釋就是「變化的科學」之意。化學主要研究的是化學物質[2]互相作用的科學. 化學如同物理皆為自然科學之基礎科學。很多人稱化學為「中心科學」(Central science),因為化學為部分科學學門的核心,如材料科學、納米科技、生物化學等。

研究化學的學者稱為化學家。在化學家的概念中一切物質都是由原子或比原子更細小的物質組成,如電子、中子和質子。[3]一堆原子結合以後可以成為各種其他物質,例如分子、離子或者晶體。

當代的化學已發展出許多不同的學門,通常每一位化學家只專精於其中一、兩門。在中學課程中的化學,化學家稱為普通化學(General chemistry)。普通化學是化學的導論。普通化學課程提供初學者入門簡單的概念,相較於專業學門領域而言,並不甚深入和精確,但普通化學提供化學家直觀、圖像化的思維方式。即使是專業化學家,仍用這些簡單概念來解釋和思考一些複雜的知識。


化學是研究物質組成結構以及屬性,和它們在化學反應當中變化的科學


在化學反應當中,連接原子的鍵斷裂並重新形成,形成了具有不同性狀的物質。
在一個巨熱的鍊鋼爐當中,氧化鐵即一種化合物和一氧化碳形成了鐵(一種化學元素)和另外一種化合物:二氧化碳。


科隆大學生物化學學院實驗室中的工作枱



目錄:
1 辭源
2 歷史 2.1 人類早期對火的認識
        2.2 鍊金術
        2.3 早期化學
        2.4 現代化學

3 當代化學


辭源
英語中的「化學」(chemistry)一字的語源有多種說法。一種說法認為是由「鍊金術」(alchemy)得名的。英語中「alchemy」一詞源於古法語的「alkemie」和阿拉伯語的「al-kimia」,意為「形態變化的學問」(the art of transformation)。阿拉伯語中的「kimia」一字則源於希臘語。亦有另一種說法認為英語中的「chemistry」一字源自埃及語中的「kēme」,意思是「土」(earth)。

在中國,「化學」一詞最早出現在1857年墨海書館出版的期刊《六合叢談》。偉烈亞力提及王韜在其日記中記載了從戴德生處聽聞的「化學」一詞[4][5]。一般認為中文中的「化學」一詞是徐壽翻譯英國人的書《化學鑒原》一書時發明的。

「化學」一詞被介紹到日本,取代了原先日語中的譯法「舍密」[6]。

歷史
人類早期對火的認識

最早的化學要算是人類對火的研究。對於當時的人來說,火可以將一種物體變成另一種物體,所以成為了當時人最有興趣研究的現象。如果沒有火,人類不會發現到鐵和玻璃的製造方法。

鍊金術
人類發現了黃金這種貴重的金屬之後,很多人轉移研究怎樣把其他物質變成黃金。公元前300年至1500年,煉金術士皆研究如何將一些便宜的金屬轉化成黃金,因此累積了金屬的提取和處理有關的觀察和技術。有些煉金術士主要的工作是製造藥物,中國當時亦有所謂煉丹術。2000年前,人類已廣泛使用金、銀、汞、銅、鐵和青銅。當時的人類文明,對於陶瓷、染色、釀造、造紙、火藥等在工藝方面已有一定成就,在技術經驗上,對物質變化的理解已有一定觀察和文獻累積。

早期化學
早期化學家收集了很多不同物質的資料。在17世紀以前,化學成就並不大,之後,多位化學家紛紛成名,其中之一是羅伯特·波義耳,他被尊崇為「化學之父」。到了1750年,化學已與現在所熟知的甚為相似。1773年,拉瓦錫提出了質量守恆定律。接着一些化學家相繼發現了各種化學元素,為後來門得列夫建立的元素週期表奠定了基礎。1901年,諾貝爾化學獎成立,確認了化學對人類的貢獻。


門得列夫像

現代化學
現代化學始於20世紀初期蓬勃發展的量子力學。萊納斯·鮑林引進量子力學解釋化學鍵的本質,得以用波函數的線性疊加來描述。質子、中子和電子的發現,使化學真正由原子尺度來理解化學反應。量子力學和電子學的發展,使得許多新型儀器得以開發,來探索和分析化合物的結構和成分,如原子和分子光譜儀、X射線、核磁共振和質譜儀等。

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