0.2　化學研究的對象及其作用

化學是在原子和分子水平上研究物質的組成、結構、性質、變化以及變化過程中的能量關系的學科。它所研究的物質不僅包括自然界已經存在的物質，也包括由人類創造的新物質。

單質的分子由相同的原子組成，化合物的分子則由不同的原子組成。原子既然可以結合成分子，原子之間必然存在著相互作用，這種相互作用不僅存在于直接相鄰的原子之間，而且也存在于分子內的非直接相鄰的原子之間。前一種相互作用比較強烈，破壞它要消耗比較大的能量，是使原子互相作用而聯結成分子的主要因素。這種相鄰的兩個或多個原子之間強烈的相互作用，通常叫作化學鍵。

無論是單質還是化合物都不是靜止不動的，而是處于不斷的運動之中。這種運動不僅包含其內部原子、分子的運動，也包含其在外界條件的作用下，自身結構和性質的變化。按物質變化的特點可將變化分為兩種類型：一類變化不產生新物質，僅是物質的狀態發生改變，如水的結冰、碘的升華等，這類變化稱為物理變化；另一類變化為化學變化，它使物質的組成和結合方式發生改變，導致與原物質性質完全不同的新物質的生成，如鋼鐵生銹、煤炭燃燒、食物腐敗等。

化學研究的主要內容是物質的化學變化。其基本特征如下。

①化學變化是物質內部結構發生質變的變化，化學變化的實質是舊的化學鍵斷裂和新的化學鍵形成，產生新物質，涉及原子結構和分子結構等知識。

②化學變化是定量的變化，即化學變化前后物質的總質量不變，服從質量守恒定律，參與化學反應的各種物質之間有確定的計量關系，為被測組分的定量分析奠定了基礎。

③化學變化中伴隨著能量的變化。在化學鍵重新組合的過程中，伴隨著能量的吸收和放出，涉及化學熱力學的基本理論。

化學反應的實質是舊的化學鍵斷裂和新的化學鍵形成。因此，化學是在分子、原子或離子等層次上研究物質的組成、結構、性質及其變化規律和變化過程中的能量關系的一門科學。

化學按其研究對象和研究目的的不同，常分為無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、結構化學等分支學科。隨著科學技術的進步和生產力的發展，學科之間的相互滲透日益增強，化學已經滲透到農業、生物學、藥學、環境科學、計算機科學、工程學、地質學、物理學、冶金學等很多領域，形成了許多應用化學的新分支和邊緣學科，如農業化學、生物化學、醫藥化學、環境化學、地球化學、海洋化學、材料化學、計算化學、核化學、激光化學、高分子化學等。不難看出，化學在各學科的發展中處于中心的地位，化學學科的發展直接影響著上述學科的發展。因此，化學科學的發展，不僅與人類生存的衣、食、住、行有關，而且也和人類發展所遇到的能源、材料、信息、環保、醫藥衛生、資源合理利用、國防等密切相關。如性能優良的人造纖維和化學染料的使用，使人們的衣著五彩繽紛；各種化肥、農藥、土壤改良劑、植物生長調節劑、飼料添加劑、食品保鮮劑等化學制劑的研制、開發和生產，解決了人們賴以生存的糧食問題；鋼鐵、水泥、玻璃、陶瓷、油漆、涂料和高分子材料的使用，使人們的住、行條件得到了較大的改善；石油工業的發展使機械和交通工具的正常運行得到了保障；各種醫藥制品、化驗試劑和檢測手段的研制開發，為環境保護、疾病診斷、人類健康提供了可靠保證；高能燃料、高強度的外殼和耐高溫材料，使衛星、飛船、航天飛機能夠翱翔藍天；各種自然資源的成分檢測、各種產品的質量檢驗均離不開化學科學。因此，化學在人類發展進步和生存條件改善中起著非常重要的作用。