第2章
化学是研究原子和分子的科学

2.1　化学的研究对象

在物质世界中，物质的存在形式多种多样，单从其大小尺寸看，大到组成宇宙的星系、星球、黑洞、流星，地球上的大海、高山，中到各种动植物、日用器皿和物品，小到分子、原子、中微子和光子等等。物理学的研究对象包括上述大大小小的各种物质，利用光学、力学、电学、热学、磁学等各种方法探索它们的运动规律、演变情况以及相互作用和物理性质。化学和物理学不同，主要是深入到分子和原子水平，研究自然界和人们日常生活中遇到的各种物品、材料和器具是由哪些化学物质组成，即其中包含哪些元素和化合物、怎样制备得到，它们具有什么样的化学结构和性质，它们和其他物品会发生什么样的作用等。

化学涉及人们的衣食住行、工农业生产以及生活环境的改造和治理等各个方面。在人类多姿多彩的生活中，化学无处不在。化学不仅是化学工作者应具备的专业知识，也是向广大人民群众普及科学知识的重要内容。化学起源于人类生活实践，随着火的利用，制陶、冶炼、酿酒、造纸和制药等的发展，化学得以产生和发展。现代化学的成就集中表现在已合成和分离了4000多万种化合物，并将此成果广泛地应用到粮食、能源、交通、材料、医药、防卫以及环境保护等各个方面。为创建高度的文明社会、为经济的可持续发展，化学提供了持久不衰的发展动力。

随着社会的发展，化学涵盖的内容逐渐广泛而丰富，现今它主要是从以下三方面研究物质的科学：一是利用各种分析方法测定物质由哪些原子以什么样的比例组成，原子间以什么样的作用力结合在一起，原子在空间相互排布的情况；二是研究用什么样的方法通过化学合成手段控制化学反应的全过程，制造出各种组成和结构的化合物和材料；三是探究各种化学物品的组成、结构和性质，以及在应用过程中发生的变化，提高它的应用价值，创造新的更优良的产品。因此，化学出现许多分支。例如，无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学和生物化学等早已形成，稍后出现的材料化学、能源化学、环境化学、药物化学、食品化学等内容也已十分丰富。许多学科相互交叉渗透、融合在一起，难解难分，如物理化学和化学物理、生物化学和化学生物学。又如，化学工业是生产化学产品的工业，它根据社会的需求和实际存在的资源和原料等情况，研究化学生产过程的规律，寻求技术先进和经济合理的原理、方法、流程、单元操作和设备，生产出质优价廉的产品。由于每一环节都和化学息息相关，可把化学工业研究看作工业化学研究，视为化学的分支学科。有时化学按物质存在的状态来划分，如胶体化学、纳米化学和表面化学等；有的按研究对象的组成来划分，如硅酸盐化学、维生素化学、石油化学、煤化学等。化学不断地深入到原子和分子水平来认识自然和改造自然。

联合国定2011年为“国际化学年”，主题是“我们的生活，我们的未来”，标示出化学的研究领域不仅和我们现在的生活密切相关，还和未来我们子孙后代生活的世界相关联。