1.1.1 化学简介-Introduction to Chemistry


化学(Chemistry)是一门研究物质(Matter)的结构(Structure),性质(Property)的自然科学(Natural science)。


化学研究的对象是物质,化学定义下的物质是任何有质量(Mass),通过体积(Volume)来占据空间的“东西”(Substance)[1]。生活中常见的水,空气,木头,塑料,泥土,食物,都是物质。

思考1(超纲警告):所有能看见能摸到的“东西”都是物质吗?

思考2:电磁场属于物质吗?


依据研究的物质以及关心的方面不同,化学可以分为以下四大分支,简称四大化学:

  • 无机化学(Inorganic chemistry):研究无机物的结构,性质和功能
  • 有机化学(Organic chemistry):研究有机物的结构,性质和功能
  • 分析化学(Analytical chemistry):开发分析物质成分、结构的方法
  • 物理化学(Physical chemistry):从物理角度解释化学现象的原理

除此之外,化学还有一些很重要的分支,比如生物化学,高分子化学,环境化学,天体化学,等等。


物质的结构决定性质,性质决定功能。这句话指导绝大多数的化学研究,贯穿所有的化学领域,读者将在本指南的各个章节反复看到。


化学可以可信地回答一些自然科学的相关问题,比如:

  • 为什么铁会生锈?(无机化学:金属的氧化反应)
  • 为什么沙子不溶于水,但是盐可以?(无机/结构化学:溶解度)
  • 为什么洗手液能让手洗的更干净?(有机化学:表面活性剂)
  • 为什么树叶是绿色的?(有机/物理化学:分子的紫外-可见光谱)
  • 为什么微波炉能加热食物?(物理化学:水分子的结构)
  • 为什么糖是甜的?(生物化学:受体蛋白与甜味分子识别)
  • 以及一些哲学问题:比如“物质是由什么组成的?”“可以无限细分物质吗?”

各位将在本指南的后续章节找到这些问题的答案。



思考1答案:

能看见的“东西”不都是物质,比如光。能摸到的“东西”也不都是物质,静电场可以使人产生触觉。(可以试试用手指靠近老式电视,或者接地不良的电脑)

思考2答案:

电磁场不是物质。但电磁场确实是客观存在的“东西”,它符合哲学上对物质的定义,但不符合化学上对物质的定义。