化學的學科概況

化學是一門在原子、分子層次上研究物質的性質、組成、結構與變化規律的自然科學。這一學科為部分其他科學學科的核心，如材料科學、納米科技、生物化學等，所以也被稱為“中心科學”。

化學的研究范疇

• 物質的組成與結構：例如研究物質是由哪些元素組成，這些元素在分子、原子層面是如何排列與結合的。像金屬材料中，鐵和以鐵為基的合金（鋼、鑄鐵和鐵合金）屬于黑色金屬材料，其內部原子的排列方式決定了材料的特性；而有色金屬材料（黑色金屬以外的所有金屬及其合金）原子結構不同，性能和用途也有差異。
• 物質的性質：包括化學性質（在化學變化中表現出來的性質，如氧化性、還原性、酸性、堿性、熱穩定性等）和物理性質（沒有發生化學變化就能夠表現出來的性質，如熔點、沸點、溶解性、密度、氣味、狀態、顏色等）。
• 物質的變化規律：研究化學變化（有新物質生成的變化，如燃燒、中和等反應）和物理變化（沒有新物質生成的變化）的規律，比如舊化學鍵斷裂、新化學鍵形成的過程等。

化學學科的分支

現代化學包含五個二級學科，分別為無機化學、有機化學、物理化學、分析化學與高分子化學。每個分支有著不同的研究重點，例如：

• 無機化學：比較活躍的研究領域是研制功能性無機材料，像電池材料等。
• 有機化學：在藥物分子設計與合成領域比較活躍。
• 分析化學：研究物質組成、結構和性能的分析方法，目前環境樣品分析、食品安全分析都是其研究熱點。
• 物理化學：偏重于尋求隱藏于化學現象內部的化學規律性研究，為其他二級學科提供理論支撐。
• 高分子化學：研究高分子材料，研制具有特殊性能的高分子材料（如電極粘接劑、人工肺材料等）。