Chemia to nauka, która bada naturę i własności substancji, a zwłaszcza przemiany tych substancji, gdy się je ze sobą zmiesza.[1]. Współcześnie wiadomo, że przemiany substancji wynikają z praw, według których atomy łączą się poprzez wiązania chemiczne w mniej lub bardziej trwałe związki chemiczne, a także praw według których wiązania pękają i tworzą się ponownie prowadząc do przemian jednych związków w drugie co jest nazywane reakcjami chemicznymi. Chemia zajmuje się także rozmaitymi własnościami substancji wynikającymi bezpośrednio z ich budowy atomowej.

Naturę i własności substancji bada też fizyka. Chemia i fizyka nawzajem się przenikają i często trudno jest precyzyjnie ustalić, gdzie kończy się jedna dziedzina, a zaczyna druga. Chemia, podobnie jak fizyka jest centralną nauką przyrodniczą. Obie te nauki stanową podstawę wszystkich pozostałych nauk przyrodniczych - biologii, geografii, metalurgii i wielu innych.

Opis ogólny

Podstawowym zagadnieniem chemii jest badanie substancji i ich przemian jakościowych, powodujących, że z np. z jednej substancji powstają dwie, albo z dwóch jedna. Współczesna chemia stara się wyjaśniać mechanizm tych przemian na poziomie cząsteczkowym. Szuka też zależności między własnościami substancji a ich składem i strukturą atomową.[2]

Typowe stanowisko pracy chemika-syntetykaStruktura świata, której się na co dzień doświadcza jest determinowana chemicznymi i fizycznymi własnościami substancji. Np: stal jest twardsza od czystego żeliwa, gdyż atomy żelaza tworzą w stali bardziej zwartą strukturę krystaliczną niż w żeliwie. Drewno pali się po podgrzaniu do odpowiednio wysokiej temperatury, gdyż zawarta w nim celuloza jest polimerem, który ulega spontanicznej reakcji utleniania. Cukier to kryształy organicznego związku chemicznego - sacharozy, która posiada zdolność rozpuszczania się w wodzie, a następnie przenikania do kubków smakowych w języku, gdzie jego obecność jest wykrywana poprzez ciąg skomplikowanych reakcji biochemicznych.

Współczesne badania dowiodły, że za wszystkie te efekty, w ten czy inny sposób, odpowiada chmura elektronów otaczająca jądra atomowe. Stąd chemia jest w istocie nauką zajmującą się zjawiskami elektronowymi i nie wnika w funkcjonowanie jąder. Wyjątkiem jest tylko chemia jądrowa, nauka na pograniczu fizyki jądrowej i chemii.[3]

W odróżnieniu od alchemii, współczesna chemia jest przede wszystkim nauką eksperymentalną, której podstawę faktograficzną stanowią miliony reakcji chemicznych przeprowadzonych w kontrolowanych warunkach w laboratoriach z użyciem specjalnej aparatury, oraz wyniki dokładnych badań produktów tych reakcji. Do 17 lipca 2007 r. w bazie danych Chemical Abstracts zarejestrowano ponad 31 milionów związków chemicznych, a na dobę jest rejestrowanych średnio 4000 nowych.[4]. Fakty te byłyby jednak bezużyteczne bez aparatu poznawczego, który stanowią podstawowe pojęcia stosowane w tej nauce, takie jak mol, pierwiastek chemiczny, związek chemiczny i inne.

Historia

Zobacz więcej w osobnym artykule: Historia chemii.

Robert BoylePoczątki chemii sięgają starożytności, kiedy to z ogólnych rozważań filozoficznych wyłoniła się alchemia, której przedstawiciele działali jeszcze na początku XIX wieku.

Za "ojców" współczesnej chemii, uważa się zwykle Roberta Boyle'a (1661), Antoine Lavoisiera (1787) i Johna Daltona (1808), którzy radykalnie rozgraniczyli badania z użyciem metody naukowej od dawnych poszukiwań kamienia filozoficznego. [5]

Kamieniami milowymi odkryć chemicznych do początków XX wieku były:

Stworzenie jasnej koncepcji pierwiastka chemicznego, jako substancji, której nie można rozłożyć metodami chemicznymi, wprowadzonej przez Roberta Boyle'a (1689)

Rozpowszechnienie prawa zachowania masy przez Antoine Lavoisiera

Stworzenie współczesnej koncepcji atomowej przez Johna Daltona (1808)

Odkrycie prawa okresowości i skonstruowanie układu okresowego pierwiastków przez Dmitrija Mendelejewa (ok. 1869)

Porzucenie koncepcji siły życiowej po otrzymaniu mocznika przez Friedricha Wöhlera (1828)

Odkrycie subtelnej budowy atomu przez Ernesta Rutherforda w latach 1911-1920

Stworzenie podstaw chemii kwantowej przez Heisenberga, Schrödingera i Pauliego w latach 20. XX w.