الكيمياء أو علم المادة، هو علم يهتم بدراسة المادة والتغيرات التي تطرأ عليها، ودراسة خواصها، بنيتها، تركيبها، تفاعلاتها، سلوكها، وما تحدثه من تداخلات، وذلك لأنها تربط الفيزياء مع العلوم الطبيعية مثل علم الفلك والجيولوجيا وعلم الأحياء، وتدرس الفيزياء المادة أيضًا، لكنها تدرس كميات الفضاء، والمادة، والقوانين التي تحكمها، كما تدرس المفاهيم الأساسية مثل الطاقة، القوة، والزمان، والكتلة و المادة وحركتها، وبمعنى أكثر وضوحا الفيزياء هي التحليل العام للطبيعة، بقصد فهم كيف يعمل الكون، لذلك تعد الكيمياء فرع من العلوم الفيزيائية لكنها لا تتفرع عن الفيزياء.

فروع الكيمياء

تنقسم الكيمياء إلى عدة فروع رئيسية، ومن هذه الفروع تخرج تفرعات  وموضوعات ذات تخصص أكبر، ومن الفروع الرئيسية

1 – الكيمياء التحليلية،  تعمل على تحليل عينات من المادة لمعرفة التركيب الكيميائي لها وكيفية بنائها.

2- الكيمياء الحيوية، تهتم بدراسة المواد الكيميائية، والتفاعلات الكيميائية التي تحدث في الكائنات الحية.

3- الكيمياء غير العضوية، تدرس خواص وتفاعلات المركبات غير العضوية.

4- كيمياء عضوية، وتدرس تركيب، خواص، وتفاعلات المركبات العضوية.

5- الكيمياء الفيزيائية، وتهتم  بدراسة الأصل الفيزيائي للتفاعلات والأنظمة الكيميائية، ويتفرع منها  ،الكيمياء الحرارية، الكيمياء الحركية، كيمياء الكم، الميكانيكا الإحصائية، وعلم الأطياف.

6- كيمياء تطبيقية، وتهتم بالتطبيق العملي بالمادة، والعمليات الكيميائية.

المبادئ الأساسية لعلم الكيمياء

يقوم علم الكيمياء على مجموعة من المبادئ الأساسية في دراسة الكيمياء، ومنها

1 – الذرة، هي الوحدة الأساسية في الكيمياء، وتتكون من نواة موجبة الشحنة، وبروتونات ونيترونات ، وعدداً من الإلكترونات تعادل شحنة النواة الموجبة، والذرة رغم أنها أصغر وحدة يمكن تصورها لكنها قادرة على المحافظة على الخواص الكيميائية للعنصر.

2- العنصر، هو المادة المتكونة من نوع واحد من الذرات، وله عدداً محدداً من البروتونات في نواة ذرته، ويعرف هذا العدد بالعدد الذري للعنصر، ويوجد 94 عنصراً متوفراً في الطبيعة بالإضافة إلى 18 عنصراً تم تصنيعها، ويعتبر الجدول الدوري أفضل تمثيل للعناصر الكيميائية، حيث يرتب العناصر حسب عددها الذري.

3- المركب، المركب الكيميائي هو مادة تتكون من نسبة معينة من العناصر وتحدد تركيب المركب والمجموعة التي يقع فيها هذا المركب وأيضا تحدد خواصه، وتتكون المركبات وتتحول عن طريق التفاعلات الكيميائية.

4- المادة، المادة الكيميائية نوع من المادة له تركيب معلوم ومجموعة من الخواص، ولكن لا يعد مزج مركبات أو عناصر أو كلاهما معا، مادة كيميائية، والمواد التي نراها في حياتنا اليومية هي نوعاً من المزج.

5- الجزيء، هو أصغر جزء غير قابل للتقسيم من المادة الكيميائية النقية، وله خواص فريدة، فبإمكانه إحداث تفاعلات معينة مع مواد أخرى، ويمكن تواجد الجزيئات على شكل وحدات متعادلة كهربائياً ، وتترابط الجزيئات بروابط تساهمية.

6- المول، هو وحدة لقياس كمية المادة، وهو عبارة عن كمية المادة التي تحتوي على ذرات أو جزيئات أو أيونات .

7- الأيونات، الأيون هو مركب مشحون  أو ذرة أو جزيء اكتسب أو فقد الكتروناً أو أكثر، وتسمى الأيونات الموجبة  كاتيونات مثل كاتيون الصوديوم، والأيونات السالبة الشحنة تسمى أنيونات مثل أنيون الكلور، يكون اتحادهما ملح.

8- الحامضية والقاعدية، تصنف المادة كحامض وقاعدة (قلوي)، والحامض هو المادة التي تنتج أيونات الهيدرونيوم عند إذابتها في الماء، والقاعدة هي المادة التي تنتج أيون الهيدروكسايد عند إذابتها في الماء، أو الحامض هو المادة القادرة على تقبل مزدوج إلكتروني من مادة أخرى أثناء عملية تكوين الأواصر، والقاعدة هي المادة التي تستطيع توفير مزدوج إلكتروني لتكوين آصرة جديدة.

9- الطور، وهو مجموعة من الحالات للنظام الكيميائي والتي تمتلك نفس الخواص البنيوية، في مدى معين من الظروف، مثل الضغط ودرجة الحرارة.

10- الأكسدة والاختزال، ويعني قابلية ذرات المواد المختلفة على اكتساب وفقدان الإلكترونات، إذ توجد مواد قادرة على أكسدة مواد أخري، كما توجد مواد قادرة على اختزال المواد الأخرى،  لذا تعرف الأكسدة بأنها عملية زيادة عدد التأكسد، أما الاختزال فهو عملية تقليل عدد التأكسد.

11- الروابط الكيميائية، تعرف بأنها القوة التي تربط الذرات في الجزيء في مركبات بسيطة عديدة،  ومن بعض أنواع الروابط الكيميائية، رابطة أيونية، رابطة تساهمية، رابطة قطبية، رابطة فلزية، رابطة تناسقية، رابطة هيدروجينية.

12- التفاعل الكيميائي، هو تحول في التركيب الدقيق للجزيئات، وتتضمن التفاعلات الكيميائية غالبا تكوين أو تكسير روابط كيميائية.