мини|десно|Хемија проучава састав, структуру и особине материје, као и промене кроз које она прође током хемијских реакција. мини|десно|Хемија проучава и интеракције супстанци са другим супстанцама и енергијом. мини|Стандардни облик периодног система.
Хемија је природна и експериментална наука. Бави се проучавањем грађе, особина и промена супстанци као и закона по којима се те промене дешавају. Класично се издваја четири поља у хемији, мада постоји далеко већи број уско специјализованих грана хемије и то: општа хемија, неорганска хемија, органска хемија и биохемија. Хемија је једна од елементарних наука, поред математике блиска је и: физици, биологији, фармацији, медицини. У многим пословима као и у свакодневном животу заступљена је хемија.
Хемија заузима централно место међу природним наукама. Између осталог, бави се и молекулима, њиховом структуром, особинама и трансформацијама, и принципима на којима се особине молекула заснивају. Због ове своје свеобухватности, хемија има доста заједничких тема са другим природним наукама, као што су физика, геологија и астрономија, с једне, и биологија, физиологија и медицина, с друге стране.
Историја хемије Настанак хемије се може пратити до опажања феномена горења који је довео до појаве металургије - вештине и науке о добијању метала из руда. Међутим, због недостатка научног објашњења, ватра је остала само мистична сила која је могла трансформисати супстанцу из једног облика у други (спаљивање дрвета, кључање воде), док истовремено производи топлоту и светлост. Филозофски напори да се разуме зашто различите супстанце имају различите особине (боју, густину, мирис), постоје у различитим агрегатним стањима (гасовита, течна и чврста тела) и реагују на другачије начине када су изложене неким утицајима, попут воде, ватре или промени температуре, довели су до постављања првих теорија о природи и хемији. Једна од првих теорија је била да су вода, ватра, земља и ваздух четири главна елемента.
Грчки атомисти Демокрит и Леукип су тврдили да постоје атоми (άτομος) као најмање и недељиве честице. Међутим, због недостатка научних доказа, постојање атома је било лако порећи, па се теорија о четири елемента дуго задржала, јер ју је заступао Аристотел (који је додао и пети елемент етар, као божанску силу), а Црква је касније прихватила овакво учење.
Жеља за златом је довела до процеса његове пурификације, иако тада основни принципи нису били познати - мислило се да је то пре трансформација, а не пурификација. Многи учени људи из тог периода су сматрали да је разумљиво веровати да постоји начин за претварање јефтинијих метала у злато. Ово је довело до појаве алхемије и потраге за Каменом мудрости, за који се сматрало да врши такву трансформацију обичним додиром. - Chemical Heritage Society мини|300п|Алхемичарска лабораторија Неки сматрају средњовековне муслимане за прве хемичаре, који су увели прецизно посматрање и експериментисање, и који су окрили бројне супстанце. Најутицајни муслимански хемичари били су Гебер, ал-Кинди, ал-Рази и Абу Рајхан ал-Бируни. Геберови радови су постали познати у Европи кроз латинске преводе псеудо-Гебера из 14. века, који је такође написао неколико својих књига под именом Гебер. Допринос индијских алхемичара и металурга је такође значајан.Will Durant (1935): Our Oriental Heritage: Simon & Schuster
Појава хемије у Европи је била првенствено због сталних појава куге и болести биљака током раног средњег века. Ово је довело до потребе за лековима. Веровало се да постоји универзални лек назван Еликсир живота, али као ни Камен мудрости, ни он никада није пронађен.
Парацелзус (1493—1541) је одбацио теорију о 4 елемента (вода, ватра, ваздух и земља) и, уз врло мало знање о својим хемикалијама и медицини, створио је хибрид алхемије и науке, што ће временом добити име јатрохемија. Такође, утицај филозофа као што су Френсис Бекон (1561—1626) и Рене Декарт (1596—1650), који су тражили више тачности у математици и другим наукама и у уклањању предрасуда из научних опсервација, довело је научне револуције, која је у хемији почела са Робертом Бојлом (1627—1691), који је добио једначину познату као Бојлов закон о особинама гасовитих тела. Модерна хемија је настала када ја Лавоазјеовим (1743—1794) открићем Закона о одржању маса (1783), Прустовим открићем Закона сталних односа маса (1799) и модерном атомском теоријом Џона Далтона (око 1800). Закон о одржању маса и теорија сагоревања су реформулисали хемију. Лавоазјеови фундаментални доприноси хемији су били резултат свесних напора да резултати добијени експериментима прилагоде у једну теорију. Лавоазје је објаснио да је сагоревање у ствари реакција са кисеоником и тиме оповргнуо флогистонску теорију и развио је нови систем хемијске номенклатуре. Такође је превео архаични и технички језик хемије у нешто што су могле да разумеју необразоване масе, што је повећало интересовање јавности за хемијом. Због свих тих доприноса, Антоан Лавоазје се сматра оцем модерне хемије. Касније откриће Фридриха Велера да се многе супстанце које се налазе у природи могу добити у лабораторији је помогло даљем развоју хемије.
Откриће хемијских елемената је имало дугу историју још од времена алхемије, а кулминирало се стварањем периодног система елемената који је начинио Дмитриј Мендељејев и каснијим открићем неких синтетичких елемената.
Открића у хемији су изванредно допринела развоју модерне цивилизације. Један од најважнијих проналазака 20. века је вештачка фиксација азота (синтеза амонијака: Нобелова награда за хемију 1918, Фриц Хабер и 1931, Карл Бош) из које је израсла модерна индустрија вештачких ђубрива. Процењује се да исхрана 40% светске популације зависи од вештачких ђубрива на бази синтезе амонијака. (-{Nature 427, 498-499 (05 Feb 2004)}-) Друга важна открића везана су за молекулске основе живота где је хемија успела да продре дубоко у молекулске механизме биохемијских процеса и трансфера генетичких информација у живим системима.
Подела Аналитичка хемија
мини|Лабораторија за хемију на Институту за биохемију Универзитета у Келну. Аналитичка хемија је наука која се бави проучавањем хемијских и физичких процеса на основу којих се може одредити квалитативни и квантитативни састав испитиване супстанце. Због тога се ова наука дели на две области: квалитативну и квантитативну анализу. Квалитативна анализа по правилу претходи квантитативној и њоме се утврђује из којих се елемената, јона, атомских (функционалних) група и молекула састоји испитивана супстанца. Квантитативна анализа се заснива на утврђивању или количина испитиваних супстанци или односа у коме се дате супстанце налазе. Методе којима се при томе аналитичка хемија користи се могу поделити на хемијске, физичке и физичко-хемијске.
Неорганска хемија
Хемија је заправо наука која проучава састав и особине супстанци, као и појаве које се дешавају када супстанце реагују једна са другом. Неорганска хемија представља велики део хемије јер она проучава хемијска својства и реакције свих хемијских елемената и њихових једињења као и хемијске процесе који се збивају међу њима. Изузетак чине једињења (четворовалентног) угљеника које изучава органска хемија.
Органска хемија
Органска хемија је, најопштије постављено, хемијска дисциплина која се бави проучавањем угљеника и његових једињења.K. Peter C. Vollhardt, Neil E. Schore: Органска хемија — структура и функција, 4. издање, Дата Статус, Београд, 2004. Нешто конкретније, то је наука која проучава својства, структуру и реактивност органских једињења, као и начине на који се та сазнања могу применити у синтези жељених једињења. И поред сугестивног назива, спектар структура којима се бави органска хемија нипошто није ограничен на супстанце пореклом из живог света; напротив, органска синтеза бави се добијањем нових органских једињења из најразличитијих прекурзора. Ипак, за сва једињења којима се бави органска хемија заједничко је да садрже четворовалентни угљеник.
Почетком 19. века из биљака су изоловане органске супстанце које су по својим особинама биле потпуно другачије од свих до тада познатих једињења. Доктрина витализма, коју је заступао велики број хемичара тадашњице, тврдила је да је особеност свих таквих једињења присуство „животне силе“ (), без чијег учешћа је уједно и немогуће синтетисати органску материју. Овакав ригидан став по којем синтеза органских структура (које су тада сматране посебно сложенима) може да се одигра само у живим организмима, а никако у реакционој смеши, ефективно је закочио даљи развој органске хемије. 1828. године, међутим, немачки хемичар Фридрих Велер је сасвим случајно, у покушају да добије амонијум-цијанат из цијанатне киселине и амонијака, добио супстанцу коју је успешно идентификовао као уреју. Уреја је данас позната као значајан финални продукт метаболизма сисара, али је и у Велерово време била класификована као органско једињење, јер је раније била изолована из урина. Велеровом синтезом срушен је постулат да је немогуће добити органско једињење из неорганских прекурзора. Ово откриће представљало је прекретницу у развитку органске хемије које је довело до њене велике експанзије.
Током протекла два века научна основа органске хемије знатно је проширена, захваљујући и развоју других хемијских дисциплина. Има велике импликације у бројним другим пољима науке и привреде — петрохемији, фармацији, индустрији пластичних маса, прехрамбеној индустрији, индустрији боја и лакова...
Главни акценат у органској хемији данас је на органској и хиралној синтези, затим зеленој хемији, микроталасној хемији и хемији фулерена.
Физичка хемија
Физичка хемија је настала комбиновањем знања из физике, хемије, термодинамике и квантне механике да би се опажене макроскопске појаве описале на атомском и молекулском нивоу, дакле, физичка хемија се бави везом између микроскопских и макроскопских особина материје. На пример, величина молекула у течности може да се одреди на основу мерења њеног индекса преламања и густине, или на основу топлотног капацитета и површинског напона.
Биохемија
мини|200п|десно|Анимација структуре једног дела ДНК Биохемија је мост између биологије и хемије који проучава како комплексне хемијске реакције стварају живот. Биохемија је хибридни део хемије који конкретно проучава хемијске процесе у живим организмима. Овај чланак дискутује само копнену биохемију, која почива на угљенику и води. Како сви облици живота које данас имамо на планети имају заједничко порекло, према томе имају и сличне биохемије, као што су генетички код и стереохемија многих биомолекула. Непознато је да ли су наизменичне биохемије уопште и могуће.
Биохемија проучава структуру и функцију целуларних компоненти, као што су протеини, угљени хидрати, липиди, нуклеинске киселине и остали биомолекули. Иако постоји огроман број различитих биомолекула, они се често састоје од истих јединица које се понављају мономера, али који се понављају у различитим секвенцама. Недавно, биохемија је почела да се фокусира на проучавање реакција у којима су катализатори ензими, и на проучавање особина протеина.
Биохемија метаболизма ћелије и биохемија ендокриног система су два домена која су интензивно студирана. Друге области које спадају под појам биохемије су генетички код (ДНК, РНК), синтеза протеина, транспорт кроз ћелијску мембрану и трансдукција сигнала.
Теоријска хемија
Теоријска хемија је подобласт хемије која користи знања из физике да се објасне или предвиде хемијски феномени. У претходним годинама чинила ју је само квантна хемија, тј. примена квантне механике да би се решили проблеми у хемији. Груба потподела теоријске хемије су електронске структуре, динамика и статистичка механика. У процесу решавања проблема, све три подгране могу бити укључене у различитом степену. Од краја Другог светског рата, развој рачунара је омогућио систематски развој рачунске хемије, вештине развијања и примене рачунарских програма за решавање хемијских проблема. Теоријска хемија се у великој мери преклапа са (теоријском или експерименталном) физиком кондензоване материје и молекуларном физиком.