miniatura|Solucións e substancias en botellas de reactivos, incluíndo acedo nítrico e hidróxido de amonio, iluminados de diferentes coresA química é a ciencia natural que estuda a composición, estrutura e propiedades da materia xa sexa en forma de elementos, especies, compostos, mesturas ou outras substancias, así como os cambios que estas experimentan durante as reaccións e a súa relación coa enerxía química. Linus Pauling definiuna como a ciencia que estuda as substancias, a súa estrutura (tipos e formas de acomodo dos átomos), as súas propiedades e as reaccións que as transforman noutras substancias en referencia co tempo. A química, a través dunha das súas ramas coñecida como química supramolecular, ocúpase principalmente das agrupacións supratómicas, como son os gases, as moléculas, os cristais e os metais, estudando a súa composición, propiedades estatísticas, transformacións e reaccións, aínda que a química xeral tamén inclúe a comprensión das propiedades e interaccións da materia a escala atómica.
No ámbito da súa materia, a química ocupa unha posición intermedia entre a física e a bioloxía.Carsten Reinhardt. Chemical Sciences in the 20th Century: Bridging Boundaries. Wiley-VCH, 2001. . pp. 1–2. Ás veces chámase ciencia central porque proporciona unha base para comprender tanto as disciplinas científicas básicas como as aplicadas nun nivel fundamental,John M. Malin “International Year of Chemistry - 2011 Chemistry – our life, our future” Theodore L. Brown, H. Eugene Lemay, Bruce Edward Bursten, H. Lemay. Chemistry: The Central Science. Prentice Hall; 8 edition (1999). . pp. 3–4. relacionándose coa física por medio da fisicoquímica, a bioloxía mediante a bioquímica, a astronomía a través da astroquímica, a xeoloxía por vía da xeoquímica, entre outras. Por exemplo, a química explica aspectos do crecemento das plantas (botánica), a formación de rochas ígneas (xeoloxía), como se forma o ozono atmosférico e como se degradan os contaminantes ambientais (ecoloxía), as propiedades do solo na Lúa (cosmoquímica), como funcionan os medicamentos (farmacoloxía) e como recoller probas de ADN nunha escena do crime (forense). A maioría dos procesos químicos pódense estudar directamente no laboratorio, usando unha serie de técnicas a miúdo ben establecidas, tanto de manipulación de materiais como de comprensión dos procesos subxacentes. Unha aproximación alternativa é a proporcionada polas técnicas de modelaxe molecular, que extraen conclusións de modelos computacionais.
A química moderna desenvolveuse a partir da alquimia, unha práctica protocientífica de carácter esotérico, pero tamén experimental, que combinaba elementos de química, física, bioloxía, metalurxia, farmacéutica, entre outras disciplinas. Esta fase termina coa revolución química, co descubrimento dos gases por Robert Boyle, a lei de conservación da materia e a teoría da combustión por osíxeno postuladas polo científico francés Antoine Lavoisier. A sistematización fíxose patente coa creación da táboa periódica dos elementos e a introdución da teoría atómica, cando os investigadores desenvolveron unha comprensión fundamental dos estados da materia, os ións, as ligazóns químicas e as reaccións químicas. Desde a primeira metade do século XIX, o desenvolvemento da química comporta a aparición e expansión dunha industria química de gran relevancia na economía e na calidade de vida actuais.
As disciplinas da química agrúpanse segundo a clase de materia baixo estudo ou o tipo de estudo realizado. Entre estas atópanse a química inorgánica, que estuda a materia inorgánica; a química orgánica, que estuda a materia orgánica; a bioquímica, que estuda as substancias existentes en organismos biolóxicos; a fisicoquímica que comprende os aspectos estruturais e enerxéticos de sistemas químicos a escalas macroscópica, molecular e atómica, e a química analítica, que analiza mostras de materia e trata de entender a súa composición e estrutura mediante diversos estudos e reaccións.
Os científicos dedicados ao seu estudo son os químicos e as químicas.químico, química 2ª acep., no Dicionario da RAG.
miniatura|Táboa periódica dos elementos químicos actualizada no 2016 pola IUPAC.|centro|350x350px Etimoloxía
A palabra química procede da palabra «alquimia», o nome dun antigo conxunto de prácticas protocientíficas que abarcaba diversos elementos da actual ciencia, ademais doutras disciplinas moi variadas como a metalurxia, a astronomía, a filosofía, o misticismo ou a medicina. A alquimia, practicada polo menos desde ao redor do ano 330, ademais de buscar a fabricación de ouro, estudaba a composición das augas, a natureza do movemento, do crecemento, da formación dos corpos e a súa descomposición, a conexión espiritual entre os corpos e os espíritos.Strathern, P. (2000). Mendeleyev's Dream – the Quest for the Elements. Nova York: Berkley Books. Un alquimista adoitaba ser chamado en linguaxe cotiá «químico», e posteriormente (oficialmente, a partir da publicación, en 1661, do libro The Sceptical Chymist (O químico escéptico), do químico irlandés Robert BoyleAsimov, I. (2014). Breve historia de la química: Introducción a las ideas y conceptos de la química. Madrid: Alianza Editorial/El Libro de Bolsillo. p. 57. ISBN 978-84-206-6421-7) denominaríase química á arte que practicaba.
Á súa vez, alquimia deriva da palabra árabe ao-kīmīā (الکیمیاء). Na súa orixe, o termo foi un préstamo tomado do grego, das palabras χημία ou χημεία (khemia e khemeia, respectivamente).Entrada "alchemy" del The Oxford English Dictionary, J. A. Simpson and E. S. C. Weiner, vol. 1, 2ª ed., 1989, ISBN 0-19-861213-3.p. 854, "Arabic alchemy", Georges C. Anawati, pp. 853-885 in Encyclopedia of the history of Arabic science, eds. Roshdi Rashed and Régis Morelon, London: Routledge, 1996, vol. 3, ISBN 0-415-12412-3. A primeira podería ter orixe exipcio. Moitos cren que al-kīmīā deriva de χημία, que á súa vez deriva da palabra Kemet ou Kimi ou Kham, que é o nome antigo de Exipto en exipcio. Segundo esa hipótese, khemeia podería ser "a arte exipcia". A outra alternativa é que al-kīmīā derivase de χημεία, que significa «fusionar».Weekley, E. (1967). Etymological Dictionary of Modern English. Nova York: Dover Publications. ISBN 0-486-21873-2 Unha terceira hipótese, con máis adeptos na actualidade, di que khemeia deriva do grego khumos, o mollo dunha planta, e que viría significar "a arte de extraer mollos", e neste caso "mollo" podería ser un metal, e polo tanto podería ser "a arte da metalurxia".Asimov, I. (2014). Breve historia de la química: Introducción a las ideas y conceptos de la química. Madrid: Alianza Editorial/El Libro de Bolsillo. pp. 19-20. ISBN 978-84-206-6421-7 Principios modernos miniatura|Laboratorio, Instituto de Bioquímica da Universidade de Colonia en Alemaña.|250x250px O actual modelo da estrutura atómica é o modelo mecánico cuántico."chemical bonding". Encyclopædia Britannica. A química tradicional comezou co estudo das partículas elementais: átomos, moléculas,Matter: Atoms from Democritus to Dalton by Anthony Carpi, Ph.D. substancias, metais, cristais e outros agregados da materia. A materia podía ser estudada en estados líquido, gas, sólido e plasmatico, xa sexa de maneira illada ou en combinación. As interaccións, reaccións e transformacións que se estudan en química son xeralmente o resultado das interaccións entre átomos, dando lugar a reordenacións das ligazóns químicas que os manteñen unidos a outros átomos. Tales comportamentos son estudados nos laboratorio de química.
No laboratorio de química adóitanse utilizar diversos materiais de vidro de laboratorio. Con todo, o vidro non é fundamental na experimentación química xa que gran cantidade da experimentación científica (así sexa en química aplicada ou industrial) realízase sen ela.
Unha reacción química é a transformación dalgunhas substancias nunha ou máis substancias diferentes.IUPAC Gold Book Definition A base de tal transformación química é a reordenación dos electróns nas ligazóns químicas entre os átomos. Pódese representar simbolicamente como unha ecuación química, que polo xeral implica átomos como a partícula central. O número de átomos á esquerda e a dereita na ecuación para unha transformación química debe ser igual (cando é desigual, a transformación, por definición, non é química, senón máis ben unha reacción nuclear ou a desintegración radioactiva). O tipo de reaccións químicas que unha substancia pode experimentar e os cambios de enerxía que poden acompañala, son determinados por certas regras básicas, coñecidas como leis químicas.
As consideracións enerxéticas e de entropía son variables importantes en case todos os estudos químicos. As substancias químicas clasifícanse sobre a base da súa estrutura, estado e composicións químicas. Estas poden ser analizadas usando ferramentas da análise química, por exemplo, a espectroscopia e cromatografía. Os científicos dedicados á investigación química adóitaselles chamar «químicos». A maioría dos químicos especialízanse nunha ou máis áreas ou subdisciplinas. Varios conceptos son esenciais para o estudo da química, e algúns deles son:
Materia En química, materia é todo o que ocupa espazo e ten masa, forma, peso e volume, polo tanto, pódese observar e medir. A materia é a substancia que forma os corpos físicos, compostos por partículas. As partículas que compoñen a materia tamén posúen masa en repouso, con todo, non todas as partículas teñen masa en repouso, un exemplo é o fotón. A materia pode ser unha substancia química pura ou unha mestura de substancias. Átomo
miniatura|upright|esquerda|Un diagrama dun átomo baseado no modelo de Bohr
O átomo é a unidade básica da química. Consta dun núcleo denso chamado núcleo atómico rodeado por un espazo ocupado por unha nube de electróns. O núcleo está formado por protóns cargados positivamente e neutróns sen carga (en conxunto chamados nucleóns), mentres que a nube electrón está formada por electróns cargados negativamente que orbitan o núcleo. Nun átomo neutro, os electróns cargados negativamente equilibran a carga positiva dos protóns. O núcleo é denso; a masa dun nucleón é aproximadamente 1.836 veces a dun electrón, aínda que o radio dun átomo é unhas 10.000 veces o do seu núcleo.
O átomo tamén é a entidade máis pequena que se debe considerar para conservar as propiedades químicas do elemento, tales como a electronegatividad, o potencial de ionización, os estados de oxidación preferidos, os números de coordinación e os tipos de ligazóns que un átomo prefire formar (metálicos, iónicos, covalentes, etc.). Elemento químico
Un elemento químico é unha substancia pura que se compón dun só tipo de átomo, caracterizado polo seu número particular de protóns nos núcleos dos seus átomos, número coñecido como «número atómico» e que é representado polo símbolo Z. O número másico é a suma do número de protóns e neutróns no núcleo. Aínda que todos os núcleos de todos os átomos que pertencen a un elemento teñan o mesmo número atómico, non necesariamente deben ter o mesmo número másico; átomos dun elemento que teñen diferentes números de masa coñécense como isótopos. Por exemplo, todos os átomos con 6 protóns nos seus núcleos son átomos de carbono, pero os átomos de carbono poden ter números másicos de 12 ou 13.
Desde o momento en que se descubriron os primeiros elementos tentouse ordenalos ou clasificalos para poder estudar as súas propiedades ou características.
A presentación estándar dos elementos químicos está na táboa periódica, a cal ordena os elementos por número atómico. A táboa periódica organízase en grupos (tamén chamados columnas) e períodos (ou filas). A táboa periódica é útil para identificar tendencias periódicas. Composto químico esquerda|upright|miniatura|Dióxido de carbono (CO2), un exemplo de composto químico.