La química és la ciència que estudia la composició, estructura i propietats de la matèria i els canvis que aquesta experimenta durant les reaccions químiques. L'etimologia de la paraula química prové del baix llatí chimia (afèresi dalchimia) de l'àrab كيمياء (kīmiyã´, «pedra filosofal»), i aquest, probablement del grec χημεία (khymeía, «fusió o barreja de líquids»). La ubiqüitat de la química en les ciències naturals fa que sigui considerada com una de les ciències bàsiques. La química és d'importància en molts camps del coneixement, com la ciència de materials, la biologia, la farmàcia, la medicina, la geologia, l'enginyeria i l'astronomia, entre d'altres.
Els processos naturals estudiats per la química involucren partícules fonamentals (electrons, protons i neutrons), partícules compostes (nuclis atòmics, àtoms i molècules) o estructures microscòpiques com cristalls i superfícies. Com a exemples de reaccions químiques hi ha: La formació de molècules o ions a partir de la col·lisió de dos àtoms. La fragmentació, ionització o canvi d'estructura d'una molècula després de ser irradiada amb llum. L'absorció d'un àtom o molècula sobre una superfície. El fluix d'electrons entre dos sòlids en contacte. El canvi estructural en una proteïna davant l'estímul apropiat.
Des del punt de vista microscòpic, les partícules involucrades en una reacció química poden considerar-se com un sistema tancat que intercanvia energia amb el seu entorn. En processos exotèrmics, el sistema allibera energia al seu entorn, mentre que un procés endotèrmic solament pot ocórrer quan l'entorn aporta energia al sistema que reacciona. En la gran majoria de les reaccions químiques hi ha flux d'energia entre el sistema i el seu camp d'influència, per la qual cosa podem estendre la definició de reacció química i involucrar l'energia cinètica (calor) com un reactiu o producte.
La gran importància dels sistemes biològics fa que en els nostres dies gran part del treball de química sigui de naturalesa bioquímica. Entre els problemes més interessants es troben, per exemple, l'estudi del desdoblament de les proteïnes i la relació entre seqüència, estructura i funció de proteïnes.
Si hi ha una partícula important i representativa en la química és l'electró. Un dels majors assoliments de la química és haver arribat a l'enteniment de la relació entre reactivitat química i configuració electrònica d'àtoms, molècules o sòlids. Els químics han pres els principis de la mecànica quàntica i les seves solucions fonamentals per a sistemes de pocs electrons i els han estès a sistemes realistes. La idea d'orbital atòmic i d'orbital molecular és una forma sistemàtica en la qual la formació d'enllaços és entenedor i és la sofisticació dels models inicials d'enllaç del diagrama de Lewis.
Història
La història de la química comença ja a la prehistòria amb la descoberta del foc que va permetre les primeres transformacions controlades de la matèria amb la cocció dels aliments, la fabricació de vidre, de ceràmica i els primers aliatges. Els antics egipcis poden ser considerats els pioners de la química en solució aquosa fa més de 4000 anys.First chemists, 13 de febrer del 1999, New Scientist Vers l'any 1000 aC les antigues civilitzacions utilitzaven tecnologies que avui són la base d'algunes branques de la química: l'extracció de metalls a partir dels seus minerals, la fabricació de terrissa i esmalts, la fermentació per obtenir la cervesa i el vi, la fabricació de pigments per a cosmètics i pintura, l'extracció de productes químics de les plantes per a la medicina i perfumeria, la fabricació de formatge, l'acoloriment dels teixits, l'adob de les pells, la fabricació de sabó a partir de greixos, la fabricació de vidre, i aliatges com el bronze.
La gènesi de la química es pot remuntar a l'observació del fenomen de la combustió que va portar a la metal·lúrgia, l'art i la ciència del processament dels minerals per obtenir metalls. Hom era conscient que era possible transformar uns tipus de matèria en d'altres però encara no es coneixia amb exactitud el com ni el perquè, ni les seves limitacions. L'avarícia per l'or va portar al descobriment del procés per a la seva purificació, tot i que els principis subjacents no s'entenien bé i es va pensar que es tractava d'una transformació en comptes d'una purificació. Molts erudits d'aquella època pensaven que era raonable de creure que podia existir una manera de transformar metalls barats en or. Això va portar a l'alquímia i a la recerca de la pedra filosofal que es pensava podia obrar la transformació en or pel simple contacte.Alchemy Timeline - Chemical Heritage Society
L'atomisme de l'antiga Grècia es remunta al 440 aC, com ho demostraria l'obra De rerum natura (La naturalesa de les coses) escrit pel filòsof i poeta romà Lucreci l'any 50 aC, un llarg poema que descriu el món segons els principis d'Epicur. Gran part del desenvolupament inicial dels mètodes de purificació els descriu Plini el Vell a la seva obra Naturalis Historiae (Història Natural).
Els primers pioners de la química i del mètode científicMorris Kline (1985) Mathematics for the nonmathematician. Courier Dover Publications. p. 284. modern van ser els savis àrabs i perses de l'edat mitjana que van introduir l'observació precisa i l'experimentació controlada i van descobrir nombroses substàncies químiques.Will Durant (1980), The Age of Faith (The Story of Civilization, Volum 4), p. 162-186, Simon & Schuster, Els químics musulmans més influents van ser Jabir ibn Hayyān (m. 815), Al-Kindí (m. 873), Ar-Razí (m. 925), Al-Biruní (m. 1048) i Ibn al-Hàytham (m. 1039).Dr. K. Ajram (1992), Miracle of Islamic Science, Appendix B, Knowledge House Publishers, : Humboldt considerava els musulmans com els fundadors de la química. Les obres de Jabir va arribar a ser àmpliament conegudes a Europa a través de traduccions llatines d'un autor anònim del , avui anomenat pseudo-Geber, que també va escriure alguns llibres sota el pseudònim de "Geber". La contribució a l'alquímia i a la metal·lúrgia del subcontinent indi també va ser força significativa.Will Durant (1935): Our Oriental Heritage: Simon & Schuster:Alguna cosa s'ha dit sobre l'excel·lència química del ferro fos a l'antiga Índia, i sobre l'alt desenvolupament industrial de l'època Gupta, quan l'Índia era mirada, fins i tot per la Roma Imperial, com la més hàbil de les nacions en indústries químiques com la coloració, l'adob de pells, la fabricació de sabó, de vidre i de ciment ... Al segle els hindús eren molt per davant d'Europa en la indústria química, eren mestres de la calcinació, la destil·lació, la sublimació, el vapor, la fixació, la producció de llum sense calor, la barreja de pólvores d'anestèsics i soporífers, i la preparació de sals metàl·liques, compostos i aliatges. El tremp de l'acer va ser portar a l'antiga Índia a una perfecció desconeguda a Europa fins als nostres dies; es diu que el rei Poros va seleccionar, com a regal especialment valuós per Alexandre, no or o plata, sinó trenta lliures d'acer. Els musulmans van portar gran part d'aquesta ciència i indústria química hindú al Pròxim Orient i Europa; per exemple, el secret de la fabricació de les fulles de "Damasc", va ser aprés pels àrabs dels perses, i pels perses de l'Índia.
Per a alguns practicants l'alquímia era un exercici intel·lectual, i el van aconseguir millorar amb el temps. Paracels (1493-1541), per exemple, va rebutjar la teoria dels quatre elements i amb una vaga comprensió dels seus productes químics i medicaments va construir un híbrid d'alquímia i ciència que seria anomenat iatroquímica. De la mateixa manera, les influències de filòsofs com Francis Bacon (1561-1626) i René Descartes (1596-1650), que va exigir major rigor en les matemàtiques i en l'eliminació de biaixos de les observacions científiques, va donar lloc a una revolució científica. En química, això va començar amb Robert Boyle (1627-1691), que va arribar amb una equació sobre les característiques de l'estat gasós coneguda com la llei de Boyle.BBC - History - Robert Boyle (1627 - 1691)
La química va arribar a la majoria d'edat quan Antoine Lavoisier (1743-1794), considerat per molts el pare de la química moderna,Presentació del Tractat elemental de química d'A.-L. Lavoisier en català, Revista de la Societat Catalana de Química, 5/2004, pàg. 58 va desenvolupar la teoria de la llei de conservació de la massa (1783) i John Dalton va formular la seva teoria atòmica de Dalton (vers el 1800).
Disciplines de la química miniatura|Mineral d'aragonita miniatura|Molècula d'hemoglobina miniatura|Columnes de destil·lació Atenent la natura de les substàncies estudiades, hom ha dividit tradicionalment la química en: Química inorgànica, que estudia els minerals, l'estructura, transformació i propietats de la matèria que no està formada per cadenes de carboni. Química orgànica, que estudia els composts que es basen en cadenes de carboni i la seva síntesi.
Posteriorment, hom considerà la química analítica, que estudia els mètodes de detecció (identificació) i quantificació (determinació) d'una substància en una mostra i que se subdivideix en quantitativa i qualitativa, com a branca independent, estretament lligada, però, a la química inorgànica per raons històriques.
D'altra banda, en el darrer decenni del segle es constituí com a ciència la química física, que estudia els fonaments i bases físiques dels sistemes i processos químics. En particular, són d'interès per al químic físic els aspectes energètics i dinàmics de tals sistemes i processos. Entre les seves àrees d'estudi més importants s'inclouen la termodinàmica química, la cinètica química, l'electroquímica, la mecànica estadística i l'espectroscòpia.
Pel que fa a l'aplicació dels coneixements químics als processos industrials, hom ha considerat la química tècnica o enginyeria química com una branca autònoma de la química. Tracta del projecte, execució i operació de les instal·lacions per a fabricar els productes de les indústries químiques.
Modernament han aparegut noves branques, com la bioquímica, que estudia les reaccions químiques en els éssers vius, i que en el decurs dels anys ha esdevingut una ciència autònoma, la geoquímica, la química macromolecular, la química organometàl·lica, la química quàntica, la química computacional, l'electroquímica, la química nuclear, la petroquímica, la fotoquímica, la neuroquímica, entre d'altres.
Conceptes fonamentals Àtoms
Un àtom és la unitat bàsica de la química. Es compon d'un nucli amb càrrega positiva (el nucli atòmic), que conté protons i neutrons, i que manté al seu voltant una sèrie d'electrons per equilibrar la càrrega positiva que hi ha al nucli. L'àtom és també l'entitat més petita que conserva algunes de les propietats químiques de l'element, com l'electronegativitat, l'energia d'ionització, els estats d'oxidació preferits, el nombre de coordinació, i els tipus preferits d'enllaços químics que formen (metàl·lic, iònic, covalent).
Element