Những gì bạn nghe, nhìn, ngửi và chạm đều liên quan đến hóa học và các chất hóa học.
“Nghe, nhìn, nếm, ngửi và chạm đều liên quan đến một loạt các phản ứng và tương tác hóa học phức tạp xảy ra bên trong cơ thể con người”.
Do đó, ngay cả khi bạn không phải là một chuyên gia nghiên cứu về hoá học, thì hầu như tất cả các công việc bạn làm thường ngày đều có liên quan đến hóa học. Trong cuộc sống hàng ngày, khi bạn nấu ăn, khi bạn lau dọn bằng chất tẩy rửa, khi bạn uống thuốc… tất cả đều là phản ứng hoá học.
Lý do tại sao hóa học hiện diện ở hầu hết mọi ngóc ngách trong cuộc sống chúng ta làm là bởi vì hầu hết mọi thứ tồn tại trên Trái Đất đều có thể bị chia nhỏ thành các thành phần hóa học.
Các thành phần chính của “hóa học” chính là các nguyên tố hóa học, là những chất được cấu tạo bởi các nguyên tử riêng lẻ. Mỗi chất hóa học là duy nhất và bao gồm số proton, neutron và electron nhất định, được xác định bằng tên và ký hiệu hóa học, chẳng hạn như Carbon ký hiệu là “C”. Cho đến nay, các nhà khoa học đã phát hiện ra các nguyên tố được liệt kê trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, và bao gồm những nguyên tố do con người tổng hợp ra. (Các nguyên tố tổng hợp là những nguyên tố có số nguyên tử 95-118. Cơ chế tạo ra nguyên tố tổng hợp là buộc các proton bổ sung vào hạt nhân của 1 nguyên tố có số nguyên tử thấp hơn 95. Tất cả các nguyên tố tổng hợp đều không ổn định, chúng phân rã với tốc độ rất khác nhau: thời gian bán hủy của chúng dao động từ 15,6 triệu năm đến vài trăm micro giây – Wikipedia)
Các nguyên tố hóa học có thể kết hợp với nhau để tạo thành những hợp chất. Những hợp chất này là những chất được cấu tạo bởi nhiều nguyên tố, chẳng hạn như khí cacbonic (gồm một nguyên tử carbon và hai nguyên tử oxi) hoặc nhiều nguyên tử của một nguyên tố, chẳng hạn như oxi (gồm hai nguyên tử oxi liên kết với nhau). Các hợp chất này sau đó có thể kết hợp với các hợp chất hoặc nguyên tố khác để tạo thành vô số chất mới và vật liệu mới.
Năm nhánh chính của hóa học
Theo truyền thống, hóa học được chia thành năm nhánh chính. Tuy nhiên, hiện nay có nhiều lĩnh vực chuyên biệt hơn. Chẳng hạn như hóa học thực phẩm, hóa học môi trường, hóa học hạt nhân… nhưng chúng ta tập trung vào năm nhánh chính sau đây của hóa học.
- Hóa học phân tích: liên quan đến việc phân tích các chất hóa học, bao gồm các phương pháp định tính (chẳng hạn như quan sát sự thay đổi màu sắc) cũng như các phương pháp định lượng (chẳng hạn như kiểm tra bước sóng chính xác của ánh sáng mà các chất hóa học hấp thụ để gây ra sự thay đổi màu sắc). Các phương pháp này cho phép các nhà khoa học mô tả nhiều đặc tính khác nhau của các chế phẩm hoá học và có thể mang lại nhiều lợi ích cho xã hội theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ, hóa học phân tích giúp các công ty thực phẩm chế biến bữa tối đông lạnh ngon hơn bằng cách phát hiện các chất hóa học trong thực phẩm thay đổi như thế nào theo thời gian. Hóa học phân tích cũng có thể theo dõi “độ khoẻ mạnh” của môi trường bằng cách đo các chất hóa học trong nước hoặc đất.
- Hóa sinh (sinh hoá): sử dụng các kỹ thuật hóa học để hiểu cách hệ thống sinh học hoạt động ở trong cơ thể sinh vật. Nhờ công nghệ sinh hóa, các nhà nghiên cứu đã có thể lập ra bản đồ bộ gen của con người, hiểu được vai trò của các loại protein khác nhau trong cơ thể con người và phát triển các phương pháp điều trị nhiều loại bệnh khác nhau.
- Hóa học vô cơ: là nghiên cứu các hợp chất trong các vật thể vô cơ hoặc không có sự sống (như khoáng chất và kim loại). Theo truyền thống, các hợp chất không chứa nguyên tử carbon trong phân tử là các hợp chất vô cơ (Một số trường hợp chất vô cơ ngoại lệ có chứa carbon như khí CO, khí CO2, axit H2CO3, muối cacbonat, hidrocacbonat, xyanua. Các hợp chất vô cơ được xem là kết quả của các quá trình địa chất tổng hợp nên), nhưng định nghĩa này không hoàn toàn chính xác. Hóa học vô cơ được sử dụng để tạo ra nhiều loại sản phẩm, bao gồm sơn, phân bón và kem chống nắng v.v
- Hóa học hữu cơ: nghiên cứu liên quan đến các hợp chất có chứa cacbon, một nguyên tố cần thiết cho sự sống (Các hợp chất hữu cơ thường liên quan đến các quá trình sinh học tạo nên. Thường được chia làm hai loại là hidrocacbon và dẫn xuất của hidrocacbon). Các nhà nghiên cứu về hóa học hữu cơ đã nghiên cứu thành phần, cấu trúc, tính chất và phản ứng của các hợp chất này, cùng với các hợp chất chứa carbon và các nguyên tố phi cacbon khác như hydro, lưu huỳnh và silic. Hóa học hữu cơ được ứng dụng nhiều trong cuộc sống, chẳng hạn như công nghệ sinh học, công nghiệp dầu khí, dược phẩm và nhựa.
- Hóa lý: sử dụng các khái niệm thuần tuý trong vật lý (chuyển động, năng lượng, lực, thời gian, nhiệt động lực học) để hiểu cách hoạt động của hóa học. Ví dụ như tìm ra cách các nguyên tử chuyển động và tương tác với nhau. Tại sao một số chất lỏng nhất định (bao gồm nước) trở thành hơi ở nhiệt độ cao. Các nhà nghiên cứu hoá lý cố gắng hiểu những hiện tượng này ở cấp độ vi mô: cấp độ hạt, nguyên tử và phân tử, đưa ra kết luận về cách thức hoạt động của các phản ứng hóa học, đồng thời tạo những loại vật liệu có những tính năng đặc biệt. (Hoá học lượng tử là một lĩnh vực của hóa lý đặc biệt liên quan đến việc ứng dụng cơ học lượng tử vào các vấn đề hóa học, cung cấp các công cụ để xác định mức độ mạnh và hình dạng liên kết là gì, hạt nhân di chuyển như thế nào và ánh sáng có thể được hấp thụ hoặc phát ra bởi một hóa chất hợp chất. Quang phổ học là ngành học phụ liên quan của hóa lý, đặc biệt liên quan đến sự tương tác của bức xạ điện từ với vật chất – Wikipedia)
