化学，一门涉及物质（定义为元素和化合物）的性质，组成和结构的科学，它们经历的转化，以及在这些过程中释放或吸收的能量。 每种物质，无论是天然存在的还是人工生产的，都由一种或多种已被识别为元素的原子构成。 尽管这些原子又由更多的基本粒子组成，但它们是化学物质的基本组成部分。 例如，氧气，汞或金的数量不小于该物质的原子。 因此，化学并不涉及亚原子域，而是涉及原子的性质和支配其组合的定律，以及如何利用这些性质的知识来实现特定目的。
 

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      化学上的最大挑战是要对材料的复杂行为，它们为什么如此出现，赋予它们持久的特性以及不同物质之间的相互作用如何导致新物质的形成和破坏进行连贯的解释，以形成连贯的解释。旧的。从最早以理性的方式理解物质世界的尝试开始，化学家们一直在努力开发令人满意地解释持久性和变化的物质理论。坚不可摧的原子有序地组装成大小分子或交织在一起的原子的扩展网络，被认为是永久性的基础，而原子或分子重新组织成不同的排列则是变化理论的基础。因此，化学涉及到物质的原子组成和结构结构的研究，以及物质之间可能导致突然的，经常是剧烈的反应的各种相互作用。
 

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       化学还涉及天然物质的利用和人造物质的创造。烹饪，发酵，玻璃制造和冶金都是化学过程，始于文明开始。如今，乙烯基，特富龙，液晶，半导体和超导体代表了化学技术的成果。在20世纪，生物体奇妙而复杂的化学理解有了巨大进步，对健康和疾病的分子解释具有广阔的前景。现代化学在越来越先进的仪器的帮助下，研究的材料小到单个原子，大到像DNA（脱氧核糖核酸）一样复杂，其中包含数百万个原子。甚至可以设计出具有所需特性的新物质，然后进行合成。化学知识的不断积累速度是惊人的。随着时间的流逝，已经鉴定和生产了超过8,000,000种天然和人工化学物质。到了1965年，这个数字还不到50万。

     

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       与化学知识挑战紧密相关的是与工业相关的挑战。在19世纪中叶，德国化学家Justus von Liebig评论说，一个国家的财富可以通过其生产的硫酸量来衡量。这种酸对于许多制造过程都是必不可少的，今天仍然是工业化国家的主要化学产品。正如利比希（Liebig）所承认的那样，一个生产大量硫酸的国家是一个化学工业强，整体经济强的国家。各种化学产品的生产，分销和利用是所有高度发达国家所共有的。实际上，可以说文明的“铁器时代”被“聚合物时代”所代替，因为在某些国家，现在生产的聚合物总量超过了铁的总量。