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.

học tốt

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.^[1][2]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.^[3][4]

Từ nguyên[sửa | sửa mã nguồn]

Tên gọi hóa học trong tiếng Việt khởi nguồn từ tiếng Trung 化學. Hai chữ Hán 化學 có âm Hán Việt là hóa học. Từ 化學 hóa học trong tiếng Trung là do William Alexander Parsons Martin (tên tiếng Trung là 丁韙良 Đinh Vĩ Lương) đặt ra.^[5] 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.^[6] 格物入門 Cách vật nhập mônđược chia thành bảy quyển là 水學 Thủy học (nước), 氣學 Khí học (khí), 火學 Hỏa học (lửa), 電學 Điện học, 力學 Lực học, 化學 Hóa học, 算學 Toán học.^[7]

Hóa học lần đầu được du nhập vào Việt Nam qua con đường văn minh hóa Nam Kỳ của Pháp qua Đệ Nhị Đế chế Pháp và tiếp tục được giảng dạy sâu rộng trong miền Nam Việt Nam. Cho nên vẫn còn nhiều khái niệm trong bài giảng môn hóa học sau Đổi mới của nhà nước Việt Nam Dân chủ Cộng hòa được kế thừa "nguyên xi" từ hệ giáo dục khoa học tự nhiên thời Việt Nam Cộng hòa, cũng như thời Nam Kỳ còn thuộc Pháp (axit từ acide, anđêhit từ aldehyde; cũng như cách sắp xếp tên gọi giữa tên và các phần định chức trong danh pháp nói riêng...).

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 triết học" 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 triết học 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.

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.^[8] 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.^[9] Hầu hết các nhà hóa học chuyên về một hoặc nhiều tiểu ngành. Một số khái niệm rất cần thiết cho việc nghiên cứu hóa học; một số trong số đó là:^[10]

Vật chất[sửa | sửa mã nguồn]

Trong hóa học, vật chất được định nghĩa là bất cứ vật gì có khối lượng tĩnh và thể tích (chiếm không gian nhất định) và được tạo thành từ các hạt. Các hạt tạo nên vật chất cũng có khối lượng tĩnh - nhưng không phải tất cả các hạt đều có khối lượng tĩnh, chẳng hạn như photon. Vật chất có thể là một chất hoá học tinh khiết hoặc một hỗn hợp các chất.

Nguyên tử[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Nguyên tử

Mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford

Nguyên tử là đơn vị cơ bản của hóa học. Nó bao gồm một lõi rất đặc gọi là hạt nhân nguyên tử, bao quanh bởi một đám mây điện tử khổng lồ. Hạt nhân được tạo thành từ các proton tích điện dương và các neutron không tích điện (gọi chung là các nucleon). Trong khi đó, đám mây điện tử lại gồm các electron tích điện âm có quỹ đạo quanh hạt nhân. Trong một nguyên tử trung hòa về điện, điện tích âm của electron cân bằng với điện tích dương của proton. Hạt nhân rất đặc; khối lượng của một nucleon gấp 1836 lần so với electron, tuy nhiên bán kính của một nguyên tử lại gấp 10.000 lần hạt nhân của nó ^[11][12].

Nguyên tử cũng là thực thể nhỏ nhất được cho là giữ các tính chất hóa học của nguyên tố, như độ âm điện, khả năng ion hóa, trạng thái oxy hóa, số phối trí (coordination number), và các loại liên kết có thể hình thành (ví dụ liên kết kim loại, ion, cộng hoá trị).

Nguyên tố[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Nguyên tố hóa học

Bảng tuần hoàn hóa học của nguyên tố hóa học. Màu khác nhau thể hiện các loại nguyên tố khác nhau

Một nguyên tố hóa học là một chất tinh khiết chỉ bao gồm một loại nguyên tử, đặc trưng bởi số proton cụ thể trong hạt nhân của các nguyên tử, được gọi là số hiệu nguyên tử và được thể hiện bằng ký hiệu Z. Nguyên tử khốilà tổng của số proton và neutron trong một hạt nhân. Mặc dù tất cả các hạt nhân của tất cả các nguyên tử thuộc một nguyên tố sẽ có cùng một số hiệu nguyên tử, chúng có thể không nhất thiết phải có cùng nguyên tử khối; các nguyên tử của một nguyên tố có nguyên tử khối khác nhau được gọi là đồng vị. Ví dụ, tất cả các nguyên tử với 6 proton trong hạt nhân là các nguyên tử của nguyên tố carbon, nhưng nguyên tử carbon có thể có nguyên tử khối là 12 hoặc 13.^[12]

Sự trình bày tiêu chuẩn của các nguyên tố hóa học là sắp xếp vào bảng tuần hoàn, sắp xếp các nguyên tố theo số hiệu nguyên tử. Bảng tuần hoàn được sắp xếp thành các nhóm, hoặc các cột, và các chu kỳ hoặc các hàng. Bảng tuần hoàn rất hữu ích trong việc xác định khuynh hướng tuần hoàn.^[13]