Hóa Học là gì ?

Hóa Học là gì ?

Hóa học, một nhánh của khoa học tự nhiên, là ngành nghiên cứu về thành phần, cấu trúc, tính chất, và sự thay đổi của vật chất. Hóa học nói về các nguyên tố, hợp chất, nguyên tử, phân tử, và các phản ứng hóa học xảy ra giữa những thành phần đó.

Hóa học đôi khi được gọi là "khoa học trung tâm" vì nó là cầu nối các ngành khoa học tự nhiên khác như vật lý học, địa chất học và sinh học.

Từ nguyên Hóa Học

Tên gọi hoá học trong tiếng Việt bắt nguồn từ từ tiếng Trung 化學. Hai chữ Hán 化學 có âm Hán Việt là hoá học. Từ 化學 hoá học trong tiếng Trung là do William Alexander Parsons Martin (tên tiếng Trung là 丁韙良 Đinh Vĩ Lương) đặt ra. Từ này xuất hiện lần đầu tiên trong quyển thứ sáu của bộ sách viết bằng văn ngôn của Martin có tên là 格物入門 Cách vật nhập môn do Kinh sư Đồng văn quán (京師同文館) xuất bản vào năm Đồng Trị thứ bảy (Tây lịch năm 1868) thời nhà Thanh. 格物入門 Cách vật nhập môn được chia thành bảy quyển là 水學 Thuỷ học, 氣學 Khí học, 火學 Hoả học, 電學 Điện học, 力學 Lực học, 化學 Hoá học, 算學 Toán học.

Lịch sử Hóa Học

Hóa học phát triển từ giả kim thuật, đã được thực hành từ hàng ngàn năm trước như ở Trung Hoa, Châu Âu và Ấn Độ.

Một biểu tượng của Hồng hoa Thập tự. Đồ hình miêu tả 7 hành tinh ngự ở trên theo giả kim thuật, và khẩu hiệu bí ẩn xung quanh: V.I.T.R.I.O.L

Khoa giả kim thuật nghiên cứu về vật chất, nhưng thế giới của những nhà giả kim thuật đều dựa trên kinh nghiệm thực tế và công thức bắt nguồn từ thực hành chứ không dựa vào những nghiên cứu khoa học. Mục đích của họ là một chất gọi là "Hòn đá phù thủy" dùng để biến đổi những chất như chì thành vàng. Các nhà giả kim thuật đã tiến hành rất nhiều thí nghiệm để tìm ra chất này và qua đó họ đã phát triển nhiều dụng cụ mà ngày nay vẫn còn được sử dụng trong kỹ thuật hóa học.

Tuy nhiên, không một nhà giả kim thuật nào tìm ra được hòn đá phù thủy và trong thế kỷ thứ 17, các phương pháp làm việc của khoa giả kim thuật được thay đổi bằng những phương pháp khoa học. Một phần kiến thức của các nhà giả kim thuật đang được sử dụng bởi các nhà hóa học, những người làm việc dựa vào kết luận hợp lý dựa trên những gì mà họ quan sát được chứ không dựa vào ý nghĩ biến hóa chì thành vàng.

Nhà bác học Mendeleev, người đã công tạo ra bảng tuần hoàn giúp thúc đẩy sự phát triển của hóa học hiện đại

Lịch sử của hóa học có thể được coi như bắt đầu từ lúc Robert Boyle tách hóa học từ khoa giả kim thuật trong tác phẩm The Skeptical Chemist (Nhà hóa học hoài nghi) vào năm 1661 nhưng thường được đánh dấu bằng ngày Antoine Lavoisier tìm ra khí ôxy vào năm 1783.

Hóa học có bước phát triển mạnh và phân hoá vào thế kỷ 19. Những nghiên cứu của Justus von Liebig về tác động của phân bón đã thành lập ra ngành Hóa nông nghiệp và cung cấp nhiều nhận thức cho ngành hóa vô cơ. Cuộc tìm kiếm một hóa chất tổng hợp thay thế cho chất màu indigo dùng để nhuộm vải là bước khởi đầu của những phát triển vượt bậc cho ngành hóa hữu cơ và dược. Một đỉnh cao trong sự phát triển của ngành hóa học chính là phát minh bảng tuần hoàn nguyên tố của Dmitri Ivanovich Mendeleev và Lothar Meyer. Mendelev đã sử dụng quy luật của bảng tuần hoàn để tiên đoán trước sự tồn tại và tính chất của các nguyên tố germanium, gallium và scandium vào năm 1870. Gallium được tìm thấy vào năm 1875 và có những tính chất như Mendeleev đã tiên đoán trước.

Nghiên cứu trong hóa học đã phát triển trong thời kỳ chuyển tiếp sang thế kỷ 20 đến mức các nghiên cứu sâu về cấu tạo nguyên tử đã không còn là lãnh vực của hóa học nữa mà thuộc về vật lý nguyên tử hay vật lý hạt nhân. Mặc dù vậy, các công trình nghiên cứu này đã mang lại nhiều nhận thức quan trọng về bản chất của sự biến đổi chất hóa học và của các liên kết hóa học. Các động lực quan trọng khác bắt nguồn từ những khám phá trong vật lý lượng tử thông qua mô hình quỹ đạo điện tử.

Các nguyên lý nền tảng của hóa học hiện đại

Một phòng thí nghiệm Hóa sinh, Đại học Cologne ở Đức

Mô hình cấu trúc nguyên tử hiện tại là mô hình cơ học lượng tử. Hoá học truyền thống bắt đầu bằng việc nghiên cứu các hạt sơ cấp, các nguyên tử, các phân tử, các chất, kim loại, tinh thể và các hợp chất khác của vật chất. Vấn đề này có thể được nghiên cứu trong trạng thái rắn, lỏng, hoặc khí, có thể riêng lẻ hoặc hỗn hợp. Các tương tác, phản ứng và biến đổi được nghiên cứu trong hóa học thường là kết quả của các tương tác giữa các nguyên tử, dẫn đến việc sắp xếp lại các liên kết hóa học giữ các nguyên tử với nhau. Những biến đổi như vậy được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm hóa học.

Phòng thí nghiệm hóa học có khuôn mẫu thường sử dụng nhiều loại dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, những dụng cụ thủy tinh này không phải là trung tâm của hóa học, và rất nhiều các thí nghiệm (cũng như ứng dụng / công nghiệp) hóa học được thực hiện mà không cần những dụng cụ này.

Phản ứng hóa học là sự chuyển đổi một số chất thành một hoặc nhiều chất khác nhau. Cơ sở của sự biến đổi hóa học như vậy là sự sắp xếp lại các electron trong các liên kết hóa học giữa các nguyên tử. Nó có thể được miêu tả một cách tượng trưng qua một phương trình hóa học, trọng tâm đặt vào các nguyên tử. Số lượng các nguyên tử ở bên trái và bên phải trong phương trình cho một sự biến đổi hóa học là bằng nhau. (Khi số lượng các nguyên tử ở hai bên là không đồng đều, chuyển đổi được gọi là phản ứng hạt nhân hoặc sự phân rã phóng xạ). Loại phản ứng hóa học mà một chất có thể trải qua và sự thay đổi năng lượng có thể đi kèm tuân theo một số quy tắc cơ bản nhất định, được gọi là định luật hóa học.

Các cân nhắc về năng lượng và entropy luôn quan trọng trong hầu hết các nghiên cứu hóa học. Các chất hoá học được phân loại theo cấu trúc, trạng thái, cũng như các thành phần hoá học của chúng. Chúng có thể được phân tích bằng các công cụ phân tích hóa học, ví dụ: quang phổ và sắc ký. Các nhà khoa học tham gia nghiên cứu hóa học được gọi là các nhà hóa học. Hầu hết các nhà hóa học chuyên về một hoặc nhiều tiểu ngành.