化学是研究物质的自然科学，研究对象既包括化学元素，也包括化合物。它关注物质由什么组成、具有怎样的结构、表现出哪些性质，也研究一种物质转变为另一种物质的化学反应，以及这些变化中放出或吸收的能量。化学介于物理学和生物学之间，因此常被称为“中心科学”。它借助物理定律解释物质的行为，又为生命科学、地球科学和工程学提供了在分子层面描述物质的语言。化学把原子视为物质的基本构成单元，而原子核及亚原子粒子的大部分行为则属于物理学的研究范畴。
基本概念
化学家用原子、分子和带电粒子来描述物质。这些粒子通过化学键结合在一起，化学键包括共价键、离子键和金属键，它们都源于原子之间共用或转移外层电子。原子的化学身份取决于其质子数。各元素按质子数排列在元素周期表中，周期表反映了元素性质的周期性规律。目前周期表共收录118种已确认的元素。2016年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）正式批准了最新四种元素的名称，即鿭（Nh）、镆（Mc）、鿬（Ts）和鿫（Og），周期表的第七周期由此被填满。
在化学反应中，原子只是重新组合，既不会产生，也不会消失，这就是质量守恒原理。化学计量学正是依据这一原理，计算参与反应的各物质的量。反应能否发生取决于热力学，涉及焓、熵和自由能等物理量；反应进行得多快，则是化学动力学的研究内容。催化剂能够加快反应而自身不被消耗，催化在生物体和工业生产中都至关重要。其他核心概念还包括物质的状态、溶液、酸碱反应、氧化还原反应和化学平衡等。
历史
早在化学成为一门科学之前，人类就已在利用化学过程。冶炼金属、制作陶器和玻璃、染色、发酵以及配制药物，都曾在包括古埃及在内的早期文明中广泛实践。古希腊思想家提出了各种物质理论：德谟克利特认为物质由不可分割的原子构成，而亚里士多德所倡导的四元素说则在此后的许多世纪里占据主导地位。
炼金术传统分别在希腊化世界、中国、伊斯兰世界以及后来的欧洲各自发展起来。它将实际的实验操作与哲学和神秘主义追求结合在一起，例如把贱金属变成黄金，或炼制延年益寿的丹药。中国的炼丹实验最终促成了火药的发明。阿拔斯王朝时期托名贾比尔·伊本·哈扬的著作记载了蒸馏、结晶、升华和蒸发等操作，并按性质对物质进行了分类。英文“chemistry”（化学）一词源自“alchemy”（炼金术），后者又来自阿拉伯语 al-kīmiyā。
18世纪后期，化学发展为一门近代科学。拉瓦锡阐明了氧在燃烧中的关键作用，推动推翻了燃素说。他还提出了质量守恒定律，参与建立系统的化学命名法，并于1789年出版了一部影响深远的教科书。拉瓦锡坚持精确称量，使化学成为一门定量科学。19世纪初，约翰·道尔顿根据元素按固定质量比化合的规律，提出了原子论。1828年，弗里德里希·维勒以无机物为原料合成了有机化合物尿素，动摇了“有机物只能由生物体产生”的生命力论。1869年，门捷列夫将当时已知的约六十种元素排列成周期系统，并为尚未发现的元素预留了空位。
20世纪，电子的发现和量子力学的建立为化学键提供了物理解释，也阐明了原子和分子与光的相互作用，从而使光谱学成为可能。合成化学的能力大幅提升，化学家学会了制造染料、药物、塑料，最终还合成出寿命仅有几分之一秒的超重元素。
分支
化学传统上分为五大分支：
- 有机化学：研究含碳化合物，包括大多数燃料、塑料、药物以及构成生命的分子。
- 无机化学：研究其余所有元素及其化合物，如金属、矿物、盐类和配位化合物。
- 物理化学：运用热力学、动力学和量子理论等物理学方法，解释化学体系的行为。
- 分析化学：发展各种方法，以确定样品中含有哪些成分以及各成分的含量。
- 生物化学：研究生物体内发生的化学过程。
此外，还有许多专门领域和交叉学科，包括理论与计算化学、高分子化学、材料化学、药物化学、环境化学、地球化学、电化学和核化学等。
研究方法
化学主要是一门实验科学，遵循提出假设并通过对照实验加以检验的一般方法。合成化学家会设计分步路线来构建目标分子。蒸馏、结晶和色谱等分离方法用于提纯物质。揭示物质结构的技术有多种，包括核磁共振（NMR）波谱、质谱、红外光谱、紫外-可见光谱以及X射线晶体学。计算化学利用量子力学方程的近似解和分子模拟来预测分子结构、性质和反应路径。如今，机器学习方法也越来越多地用于辅助这类研究。
应用与影响
化学知识是一个庞大工业部门的基础。化学工程将实验室中的化学转化为可在工业规模上运行的工艺。哈伯法将空气中的氮固定为氨，是现代化肥生产的基础。合成聚合物催生了塑料、合成纤维和合成橡胶。药物化学负责发现和生产药物。材料化学为电子工业提供半导体，也提供电池材料以及金属有机框架等多孔固体。化学在食品加工、水处理、能源生产和节能方面同样发挥着重要作用。
化学工业也带来了诸多问题，包括环境污染、有毒废物、臭氧层破坏和温室气体排放。这些问题促使各国制定环境法规，并推动了绿色化学的发展。绿色化学致力于设计在使用和生产过程中更少涉及有害物质的产品和工艺。要认识和解决这些问题，同样离不开化学。
参考来源
- Concept and branches of chemistrybritannica.com
- Chemistry Definition, History & Branches - Lessonstudy.com
- Chemistry The Study Of Matterbyjus.com
- Confirmation of four new elements completes seventh row of periodic tablechemistryworld.com
- Names for elements 113, 115, 117, and 118 finalized by IUPACcen.acs.org
- Naming of chemical elementsen.wikipedia.org
- Chemistryinters.org
- History of chemistry facts for kidskids.kiddle.co
- The Most Important Discoveries in Chemistry Historysciencenewstoday.org