化学的起源
炼金术悠久的发展史，为化学学科的确立奠定了基础。
化学的历史同人类史一样悠久。古时，早在酿酒和冶炼金属时就已经应用到了发酵和冶金等化学技术。据说“化学（chemistry）”这一学科名称的语源是埃及语中的“khem（尼罗河所带来的肥沃的黑土）”一词。也就是说，由于古埃及文明代表着最为先进的技术文明，因而人们逐渐将化学等同于埃及技术。
化学技术在传入古希腊后，同其他学问一样引起了古希腊哲学家们的兴趣，成为他们探索真理的对象。其中，亚里士多德曾尝试过对金属转变过程的理论化解释。此外，在受希腊文明影响的希腊化时代，当时最具代表性的科学家希罗也曾提出过关于气体和燃烧的假说。
化学技术方面的飞跃性发展则出现在阿拉伯。“碱（alkali）”和“酒精（alconhol）”等常见的化学用语的语源基本上都是阿拉伯语。炼金术（alchemy）一词也源自阿拉伯语，由阿拉伯语中的khemeia 加上定冠词 al，后在传入欧洲时进一步演化成了欧洲词语 alchemy。在阿拉伯的炼金师中，最著名的当属查比尔，查比尔对亚里士多德的代表性理论“四元素说”进行了全面的研究和修正。
10世纪至11世纪期间，欧洲开始了同阿拉伯世界的交流，阿拉伯的炼金术逐渐传入欧洲，进入了全新的发展阶段，然而，由于当时的欧洲正处于基督教的统治之下，因此炼金术曾被看作是一种异端思想。
15世纪中期，东罗马帝国灭亡后，基督教权威日渐衰弱，化学开始踏上了向科学学科发展的进程。德国的矿山学家阿格里科拉所著的《论金属》一书，堪称是对当时的冶金学知识和经验的集大成之作。
古代化学的创始人除了炼金术师还包括药剂师。帕拉塞尔苏斯将炼金术与制药相结合，打破了以往以动植物为原材料的制药传统，肯定了通过炼金术制取出的矿物的药用价值。
17世纪下半叶，化学开始由古代化学向近代化学过渡。近代化学的奠基人波义耳在其著作《怀疑的化学家》中，提出了化学应该建立在实验和观察的基础之上的观点。
化学的确立
近代化学的发展
直到18世纪才得以确立的近代化学，比物理学晚了一个多世纪。
从波义耳提出要将化学确立为以实验和观察为基础的科学起，到拉瓦锡真正摆脱了毫无根据的神秘力量，正式确立了近代化学为止，经历了长达一个多世纪的时间，这无疑要归因于当时实验技术水平的低下。实际上，与波义耳同时代的牛顿早已经建立起了物理学的近代科学基础，与之相比，化学的确立足足晚了一个多世纪。
拉瓦锡通过对化学反应的定量分析实验，发现了“质量守恒定律”和“燃烧理论”等各种化学理论，并汇总编写了世界上最早的化学教科书《化学基本教程》。此外，他还制定了系统化的化学命名法，为化学的发展做出了巨大的贡献。
另一位与拉瓦锡同时代的近代化学的创始人道尔顿，以氢原子的质量为1作为参照基准计算其他元素的相对质量，制作出了最早的原子量表。原子论在经过库珀所提出的原子价理论的发展之后，形成了关于有机化合物分子组成的合理性体系。在此基础上，门捷列夫成功将化学元素按原子量递增的顺序排列成表，提出了元素周期律，根据这个规律可以预见出尚未被发现的新元素。
18世纪至19世纪初既是近代化学确立的时代，也是化学全面开花的时代。著名化学家贝采里乌斯提出了现代化学符号，并开始引用“有机化学”的概念以区别“无机化学”。
19世纪末，X 射线的发现为化学界带来了翻天覆地的变化。法国物理学家贝克勒尔发现了铀的化合物所具有的放射性，随后，法籍波兰化学家玛丽·居里在丈夫皮埃尔·居里的协助下，于1898年提炼出了钋和镭两种放射性元素。
1902年，卢瑟福和索迪进一步证明了放射性是一种不稳定原子核和电子核放出射线的现象。
放射性元素的发现，改变了以往的近代化学对于原子具有不变性和稳定性的认知，并为无机化学带来了一个全新的研究领域。
1897年，汤姆逊发现了电子的存在，使无机化学和有机化学具有了相同的课题，并催生出了有机化学电子理论这一全新的研究领域。然而在当代，这种有机化学电子理论被指出存在着各种各样的问题。
物理学在原子结构和电子方面的飞速发展，为化学领域带来了极为深刻的影响。例如，在玻尔理论的基础上发展起来的化学键理论。而化学键理论和量子力学的结合，又为量子化学的诞生奠定了基础。
化学的发展历程①
化学的发展历程②
现代化学
在解决化学技术的进步与环境保护之间的矛盾中，探索现代化学的发展道路。
化学是与人类物质生活的发展关系最为密切的一门学科。以染料为首，化肥和农药、化疗、化纤、塑料……可以说正是化学技术推动了现代文明的发展。
19世纪下半叶，包括以染料工业为主的有机化学在内，化学工业的繁荣催生出了各种各样的化学技术。进入20世纪，施陶丁格提出了大分子的概念，奠定了高分子化学的理论基础，为高分子物质聚乙烯的合成提供了可能性。高分子化学的黄金时代一直持续到了20世纪70年代石油危机的出现以及人们环保意识的提高。
当代化学正处在一个重要的转折点上。1962年，美国海洋生物学家卡森在其著作《寂静的春天》中，预言了化学技术的滥用所带来的环境破坏问题。化学已经不再单纯是推动人类物质生活发展的“梦之炼金术”，实际上不仅仅是公害问题，从农药问题到医药品问题，化学所带来的危害正在以各种各样的形式显现出来。
毫无疑问，当代化学的一大课题是如何使化学的发展与环境保护相协调。在此背景下，地球化学成为目前备受关注的一个研究领域。实际上早在19世纪末就已经出现了地球化学这一概念，该学科的奠基人美国地球化学家克拉克通过对地壳中各元素的含量进行分析，发表了关于各化学元素在地壳中平均含量的“克拉克值”。地球化学主要是通过研究地壳以及平流层中的化学反应，得出各种关于地球环境的数据。
此外，在石油和核能的替代能源——太阳能的开发方面，以具有超导电性的超导体的实际应用为代表，化学发挥着十分重要的作用。例如，可实现长距离电力运输的高温超导电缆的开发，极大地推动了太阳能的实用化进程。在医疗领域，应用超导体研发出的MRI（核磁共振成像）也已经投入使用。此外，还出现了超导电机和磁悬浮列车等各种新的技术。
进入21世纪，被誉为“20世纪最后的梦之分子”的富勒烯越来越受到人们的关注。富勒烯是一种由60个碳原子组成的酷似足球的球状分子，具有十分广阔的发展前景。它不仅可以应用于超导体领域以及纳米生物学等半导体领域，而且对艾滋病病毒蛋白酶的生长具有抑制作用，还有着强大的抗氧化能力，可用于清除使肌肤衰老的活性氧。
入门者须知
无机化学与有机化学
一般将组成生物体的化合物称为有机化合物，将除此以外的化合物称为无机化合物。严格来说，有机化合物指的是氢化合物及其衍生物，除此以外的一切元素及其化合物称为无机化合物。无机化学与有机化学的区分始于19世纪初，1806年贝采里乌斯提出了“有机化合物”的概念，改变了以往将物质分为动物、植物、矿物的分类方式。
生物化学
从分子层面研究生命现象的化学分支学科，在研究方法和研究内容上与分子生物学具有共通之处。生物化学始于18世纪末拉瓦锡对糖转变为酒精的发酵过程的研究。目前，该学科的研究内容主要包括蛋白质、核酸、脂类、维生素等物质的生物功能和化学结构。此外，对于生物遗传特征的分子基础的研究，也是生物化学的重要研究课题之一。
物理化学
运用物理学的原理和方法研究化学现象和化学过程的化学分支学科。19世纪初，随着分子的存在逐渐为人所知，研究能量转换规律的热力学开始被应用于研究物质的结构、性质以及反应规律的化学领域中。1887年，在范霍夫、奥斯特瓦尔德、阿仑尼乌斯等人的努力下，物理化学作为一门独立的学科正式得以确立。
原子量和分子量
以碳的最常见的同位素原子质量等于12为标准，其他元素的原子质量与这个质量单位相比，所得到的相对质量称为该原子的原子量。例如氢的原子量为1.0079，氧的原子量为15.999，铀的原子量为238.029。分子量指的是分子中各原子的原子量总和。例如，水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的，则水的分子量为1.0079×2+15.999=18.0148，约等于18。
摩尔
国际单位制中计量物质的量的基本单位。国际计量大会关于摩尔的定义如下：“摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012千克碳12的原子数目相等，单位符号为mol。”
这里的基本单元指的是物质化学性质的最小粒子，包括原子、分子、离子、电子及其他粒子，也就是说摩尔是用来表示物质基本单元数目为多少的物理单位。1mol分子物质所含有的基本单元数目都是6.22140×1023，称作“阿伏伽德罗常数”。
离子
离子是带电荷的原子或分子得到或失去电子后的产物。某种物质加热溶解后，溶液中的电阻会变小，从而具有导电性能。也就是说，原本应该呈电中性的原子或分子，形成了自由运动的正负离子。英国化学家法拉第认识到盐类、酸、碱溶液所具有的导电性，为了解释电解现象而提出了离子的概念。随后，瑞典化学家阿仑尼乌斯进一步提出了电解质在溶液中自动离解成正、负离子的理论。
高分子化合物
也称高聚物（polymer），指分子量很大的化合物。高分子化合物包括蛋白质、纤维素、聚乙烯类合成树脂、淀粉等。不同于分子量较小的普通化合物，高分子化合物具有各种各样的性质。以高分子化合物为研究对象的化学分支学科称为高分子化学。
形状记忆树脂
发生变形后，只要对其进行再加热即可恢复到原来形状的树脂。目前已经开发出的形状记忆树脂包括：降冰片烯、反式聚异戊二烯、聚氨酯等。形状记忆树脂不仅比以往的形状记忆合金成本低，伸长率更是高达300%，而且质量轻、成型容易、可上色，具有非常广阔的应用前景。
磷灰石
一种在人体骨骼和牙齿中所占比重高达65%的无机物，主要成分为磷酸钙。目前，羟基磷灰石已经被用于充当人工骨骼材料和人工牙根，与金属和合成树脂相比，羟基磷灰石具有更高的生物相容性。
生物塑料
生物塑料是利用氢细菌和氮细菌生物合成的一种聚酯制成的物质。1982年，英国帝国化学工业（ICI）公司通过培养氢细菌，开发了一种名为“Biopol”的微生物聚酯产品。
目前普遍使用的传统塑料虽然具有耐腐蚀的优点，但也带来了严重的环境问题。而生物塑料则很容易进行生物降解，因此在环保方面也具有极大的吸引力。
催化性抗体
生物在面对外来异物的入侵时,会产生抗体与之对抗。
这种现象称为抗原-抗体反应。而催化抗体则是一种人工酶制剂，又称“抗体酶”，它结合了酶与抗体的优点，既可以起到酶的催化作用，又可以起到抗体的专一性结合抗原的作用。催化性抗体综合了生物化学和合成化学等不同学科的知识，是目前极受学者重视的一个研究领域。
超导体
1911年海克·卡末林·昂纳斯发现，当某些金属和化合物等物质冷却到极低温度时，电阻会突然减小到零，他将这种现象称为“超导电性”。20世纪末至21世纪初，人们发现了可以使用成本较低的液氮进行冷却的高温超导体，推进了超导体的实用化进程。
目前，超导体已经被应用于磁测量装置（SQUID）和核磁共振成像技术等领域。此外，使列车完全脱离轨道悬浮行驶的超导磁悬浮技术，以及将输电损耗降为零（无电阻）的超导直流输电技术的开发也指日可待。
富勒烯
富勒烯是1985年哈罗德·克罗托、理查德·斯莫利和罗伯特·柯尔等人继石墨和金刚石之后发现的碳元素的第三种同素异形体，它具有十分出众的物理、光学以及科学特性。最早发现的富勒烯是由60个碳原子组成的酷似足球的球状分子。
富勒烯作为一种纳米材料具有十分广阔的应用前景，可用于制作锂电池、太阳能电池、燃料电池，治疗癌症、艾滋病以及研发预防肌肤衰老的化妆品等各个领域。
