واژه شیمی خود داستان درازی دارد. ریشه این نام در واژه کیمیاست. خاستگاه واژه کیمیا از زبان فارسی باستان است. این واژه و داستان دانش شگفت انگیز پشت آن به همراه دانشش به زبان عربی نوشته شد و اروپاییان با این واژه و دانش آن از راه مسلمانان آشنا شدند و این دانش را با نام alchemy شناختند. آنگاه آن را در میان خود پروردند تا در سده‌های نزدیک به ریخت فرانسه شیمی به زبان ما بازگشت. دانش شیمی به دو گرایش شیمی محض و شیمی کاربردی تقسیم می‌شود.علم شیمی از ابتدا تا کنون به ۵ دوران تقسیم می‌شود ۱.دوران رشد کارهای تجربی ۲.دوران رشد جنبه‌های تئوری شیمی ۳.دوران کیمیا گری ۴.دوران اصل اتش ۵.دوران شیمی مدرن
شیمی یکی از علومی است که هموراه در زندگی بشر دخالت کامل داشته و وارد و به اندازه که تمدن کنونی بیشتر شود دخالت آن در شئون مختلف زندگی نیز زیادتر خواهد شد. ما در دنیایی زندگی می کنیم که پر از مواد شیمیایی گوناگون است. بعضی از این مواد مانند آب کاملاً برایمان آشنا است اما بسیاری مواد دیگر وجود دارند که چندان آشنا نیستند. واقعیت آن است که ما از هر لحاظ با مواد شیمیایی روبرو هستیم. لباسی که می پوشیم، غذایی که مصرف می کنیم، کاغذی که مطالب را روی آن می خوانیم همگی مواد شیمیایی به شمار می روند. علم شیمی از اجسام و خواص و ساختمان آنها و واکنشهایی که آنها را به اجسام دیگر تبدیل می نماید بحث می کند. طی هزاران سال، دانش شیمی تنها منحصر به تهیه اکسیرها، عطرها و جوهر های پاره ای از فلزات بود. یونانیان قرن پنجم که همواره در صدد پی بردن به رموز و اسرار طبیعت بودند آب را که مایه حیات سایر موجودات است عنصری ساده می پنداشتند حال آنکه آب ترکیبی از دو عنصر ساده اکسیژن و هیدروژن است.
فکر اولیه وجود عناصر ساده ابتدا از امپدوکل و سپس از ارسطو می باشد. ارسطو معتقد بود که چهار عنصر آب، هوا، خاک و آتش مظهر خواص اصلی از قبیل رنگ، استحکام و حالت اجسام می باشند و از ترکیب آنها مواد گوناگون به وجود می آید.
شیمی در طول تاریخ طولانی و تکاملی خود دورانهای گوناگونی را پشت سر گذاشته که می توان آن را به سه بخش عمده تقسیم کرد: دوران باستان که هنوز شیمی به صورت یک علم مشخص درنیامده بود. دوران کیمیاگری از آستانه پیدایش مسیحیت تا سالهای 1700 میلادی و دوران شیمی جدید.
در سراسر دوران تاریک قرون وسطی دانش شیمی نیز همچون دیگر رشته های علوم پیشرفت قابل ملاحظه ای ننمود. کشف الکل و جوهر گوگرد به وسیله کیمیاگر ایرانی محمد زکریای رازی و کشف فسفر در سال 1675 میلادی توسط براند آلمانی از آثار دوره کیمیاگری است. کیمیاگری تنها در اواخر قرن هفدهم و اوایل قرن هجدهم بود که به صورت دانشی حقیقی و واقعی به نام شیمی در آمد. رابرت بویل انگلیسی نخستین کسی بود که دلیرانه با نظرات و عقاید قدما درباره وجود عناصر چهارگانه و تبدیل فلزات مخالفت نمود. به عقیده بویل عنصر جسمی است غیرقابل تجزیه و از ترکیب آنها اجسام مختلف پدید می آید. نظریات بویل در کتاب شیمیدانان شکاک کم و بیش یادآور نگرش ابن سینا در کتاب «ابطال کیمیا» است که در شش قرن پیش از آن به رشته تحریر درآورد. ژوزف بلاک شیمیست اسکاتلندی در سال 1757 گاز کربنیک را به دست آورد و آن را هوای ثابت نامید. ژوزف پریستلی انگلیسی در سال 1774 گاز اکسیژن را ضمن حرارت دادن اکسید قرمز جیوه برای نخستین بار تهیه کرد. هنری کاواندیش دانشمند انگلیسی نیز در سال 1766 هیدروژن خالص را کشف نمود و خواص آن را معلوم و مشخص نمود. برگمان شیمیست سوئدی این نظر را ارائه کرد که هوا مخلوطی از سه گاز است. هوای معیوب (ازت)، هوای خالص (اکسیژن) و اسید هوایی (گاز کربنیک) بالاخره شارک گیوم سئل شیمیست دیگر سوئدی درباره بی اکسید منگنز مطالعاتی کرد و همین موضوع راهنمای او برای تهیه اکسیژن گردید. لاووازیه که در حقیقت بنیانگذار شیمی جدید محسوب می شود گامهای بلندی در راه آزمایش و پژوهش علمی برداشت. کشف گازهای اکسیژن و هیدروژن به لاووازیه این امکان را داد که به تفسیر علمی درستی برای پدیده سوخت و ارتباط آن با هوا نائل آید. لاووازیه ثابت نمود که عمل سوختن ترکیب جسم است با اکسیژن و در این مورد یکی از قوانین اصلی شیمی یعنی اصل بقاء ماده را به شرح زیر وضع کرد:
هیچ چیز از بین نمی رود و هیچ چیز خلق نمی شود. در تمام واکنشهای شیمیایی مجموع وزنهای مواد پیش از فعل و انفعال شیمیایی مساوی وزنهای مواد به دست آمده است.
در آغاز قرن هجدهم یعنی در سال 1800 میلادی ولتا فیزیکدان انگلیسی نخستین پیل را کشف کرد و از آن پس الکتروشیمی در دسترس جهانیان قرار گرفت. دیوی انگلیسی از تجزیه الکتریکی پتاس مذاب فلز پتاسیم و سپس از سود گداخته فلز سدیم را به دست آورد. او با تجزیه الکتریکی ثابت کرد که برخلاف عقیده لاووازیه که اکسیژن را عامل ترشی می نامید تمام اسیدها اکسیژن ندارند. همچنین وهلر آلمانی در آغاز این قرن با استفاده از پتاسیم موفق به کشف آلومینیوم گردید و از آن پس عناصر یکی پس از دیگری پیدا شدند. در اواخر نوزدهم دیمتری مندلیف شیمیست نابغه روس با تنظیم جدول تناوبی معروف خود عده زیادی از عناصر را از خاصیت تکرار اتمها پیش بینی کرد و با کشف آنها شیمی در ردیف علوم مدرن و درجه اول قرار گرفت. بالاخره در حدود سال 1760 برتلو شیمیست بزرگ فرانسوی توانست از ترکیب مستقیم کربن و هیدروژن استیلن را تهیه نماید. شیمی جدید به عنوان یک علم نظام یافت طی 200 سال گذشته شکل گرفت و از همان آغاز به کلی از شیوه های کیمیاگری دور شد. از آغازقرن نوزدهم تا کشف و نوآوری در علم شیمی و کاربردهای آن در تکنولوژی و زندگی با سرعت هرچه تمامتر ادامه دارد.
نگاه گذرا
تئوری اتمی پایه و اساس علم شیمی است. این تئوری بیان می‌دارد که تمام مواد از واحدهای بسیار کوچکی به نام اتم تشکیل شده‌اند. یکی از اصول و قوانینی که در مطرح شدن شیمی به عنوان یک علم تأثیر به‌سزایی داشته، اصل بقای جرم است. این قانون بیان می‌کند که در طول انجام یک واکنش شیمیایی معمولی، مقدار ماده تغییر نمی‌کند. (امروزه فیزیک مدرن ثابت کرده که در واقع این انرژی است که بدون تغییر می‌ماند و همچنین انرژی و جرم با یکدیگر رابطه دارند.)
این مطلب به طور ساده به این معنی است که اگر ده‌هزار اتم داشته باشیم و مقدار زیادی واکنش شیمیایی انجام پذیرد، در پایان ما همچنان بطور دقیق ده‌هزار اتم خواهیم داشت. اگر انرژی از دست رفته یا به‌دست‌آمده را مد نظر قرار دهیم، مقدار جرم نیز تغییر نمی‌کند. شیمی کنش و واکنش میان اتمها را به تنهایی یا در بیشتر موارد به‌همراه دیگر اتمها و به‌صورت یون یا مولکول (ترکیب) بررسی می‌کند.
این اتمها اغلب با اتم‌های دیگر واکنشهایی را انجام می‌دهند. (برای نمونه زمانی‌که آتش چوب را می‌سوزاند واکنشی است بین اتم‌های اکسیژن موجود در هوا که نور بر روی مواد شیمیایی فیلم عکاسی ایجاد می‌کند شکل می‌گیرد.)
یکی از یافته‌های بنیادین و جالب دانش شیمی این بوده‌است که اتمها روی‌هم‌رفته همیشه به نسبت برابر با یکدیگر ترکیب می‌شوند. سیلیس دارای ساختمانی است که نسبت اتم‌های سیلیسیوم به اکسیژن در آن یک به دو است. امروزه ثابت شده‌است که استثناهایی در زمینهٔ قانون نسبت‌های معین وجود دارد(مواد غیر استوکیومتری).
یکی دیگر از یافته‌های کلیدی شیمی این بود که زمانی که یک واکنش شیمیایی مشخص رخ می‌دهد، مقدار انرژی که بدست می‌آید یا از دست می‌رود همواره یکسان است. این امر ما را به مفاهیم مهمی مانند تعادل ، ترمودینامیک می‌رساند.
شیمی فیزیک بر پایهٔ فیزیک پیشرفته (مدرن) بنا شده‌است. اصولاً می‌توان تمام سیستم‌های شیمیایی را با استفاده از تئوری مکانیک کوانتوم شرح داد. این تئوری از لحاظ ریاضی پیچیده بوده و عمیقاً شهودی است. به هر حال در عمل و بطور واقعی تنها بررسی سیستم‌های سادهٔ شیمیایی قابل بررسی با مفاهیم مکانیکی کوانتوم امکان‌پذیر است و در اکثر مواقع باید از تقریب استفاده کرد(مانند تئوری کاری دانسیته). بنابراین درک کامل مکانیک کوانتوم برای تمامی مباحث شیمی کاربرد ندارد؛ زیرا نتایج مهم این تئوری (بخصوص اربیتال اتمی) با استفاده از مفاهیم ساده‌تری قابل درک و به‌کارگیری هستند.
با اینکه در بسیاری موارد ممکن است مکانیک کوانتوم نادیده گرفته شود، مفهوم اساسی که پشت آن است، یعنی کوانتومی کردن انرژی، چنین نیست. شیمی‌دان‌ها برای بکارگیری کلیه روشهای طیف نمایی به آثار و نتایج کوانتوم وابسته‌اند، هرچند که ممکن است بسیاری از آنها از این امر آگاه نباشند. علم فیزیک هم ممکن است مورد بی توجهی واقع شود، اما به هر حال برآیند نهایی آن (مانند رزونانس مغناطیسی هسته‌ای) پژوهیده و مطالعه می‌شود.
یکی دیگر از تئوری‌های اصلی فیزیک مدرن که نباید نادیده گرفته شود نظریه نسبیت است. این نظریه که از دیدگاه ریاضی پیچیده‌است، شرح کامل فیزیکی علم شیمی است. مفاهیم نسبیتی تنها در برخی از محاسبات خیلی دقیق ساختمان هسته، به‌ویژه در عناصر سنگین‌تر، کاربرد دارند و در عمل تقریباً با شیمی پیوند ندارند.
بخش‌های اصلی دانش شیمی عبارت‌اند از:
شیمی تجزیه، که به تعیین ترکیبات مواد و اجزای تشکیل دهنده آنها می‌پردازد.
شیمی آلی، که به مطالعهٔ ترکیبات کربن‌دار، غیر از ترکیباتی چون دو اکسید کربن (دی اکسید کربن) می‌پردازد.
شیمی معدنی، که به اکثریت عناصری که در شیمی آلی روی آنها تاکید نشده و برخی خواص مولکولها می‌پردازد.
شیمی فیزیک، که پایه و اساس کلیهٔ شاخه‌های دیگر را تشکیل می‌دهد، و شامل ویژگی‌های فیزیکی مواد و ابزار تئوری بررسی آنهاست.
دیگر رشته‌های مطالعاتی و شاخه‌های تخصصی که با شیمی پیوند دارند عبارت‌اند از: علم مواد، مهندسی شیمی، شیمی بسپار، شیمی محیط زیست و داروسازی.
شاخه‌های شیمی
شیمی آلی - شیمی معدنی - شیمی تجریه- شیمی فیزیک - شیمی گاز - نانو طراحی فرآیندهای صنایع نفت - فیتو شیمی - شیمی کاربردی - شیمی پالایش - زیست‌شیمی (بیوشیمی) - شیمی محض - شیمی دریا - شیمی آموزش
کلمهٔ کیمیا از کلمها ی فارسی بوده و به معنای طلا میباشد.و به خاطر قدمت این علم در ایران ان را علم بومی ایران دانسته‌اند.
عنصر شیمیایی
عنصر شیمیایی، در دانش شیمی، به ماده‌ای گفته می‌شود که اتم‌های آن تعداد پروتون‌های برابر در هسته‌ی خود داشته باشند. گاهی نیز برای سادگی، به عنصر شیمیایی صرفاً عنصر گفته می‌شود. به تعداد پروتون‌های درون هستهٔ یک اتم، عدد اتمی گفته می‌شود. به عنوان مثال، تمام اتم‌هایی که ۶ عدد پروتون در هستهٔ خود داشته باشند، عنصر شیمیایی کربن هستند. همچنین تمام اتم‌هایی که تعداد پروتون‌های درون هستهٔ آنها ۹۲ عدد باشد، عنصر اورانیوم به شمار می‌روند. هم اکنون تعداد عناصر شیمیایی در جدول تناوبی حدود ۱۱۵ عنصر برآورد می‌شود.
مولکول
مولکول، کوچک‌ترین ذره یک ماده شیمیایی خالص است که ویژگی‌های آن ماده را دارد. یک مولکول از دو یا چند اتم تشکیل شده که با پیوند شیمیایی به هم متصلند. البته مولکول بعضی عناصر (همچون گازهای بی‌اثر) تنها از یک اتم تشکیل شده است.
اتم‌های تشکیل دهنده یک مولکول، ممکن است از یک عنصر (به طور مثال در اکسیژن) یا چند عنصر (مثلاً در آب) تشکیل شده باشند.
نسبت اتمها در یک مولکول خاص همیشه ثابت است. برای مثال در مولکول آب نسبت اتم‌های هیدروژن به اکسیژن همیشه 2 است. تعداد اتم‌های موجود در یک مولکول به وسیله فرمول شیمیایی آن نشان داده می‌شود. البته باید توجه داشت که تنها فرمول شیمیایی نشان دهنده ویژگی‌های ماده نیست. ممکن است دو ماده فرمول شیمیایی یکسانی داشته باشند، اما ویژگی‌های آنها کاملاً متفاوت باشد. برای مثال اتانول و دی‌متیل اتر فرمول شیمیایی یکسان، اما خواص شیمیایی متفاوت دارند. به این مواد ایزومر گفته می‌شود.
مولکول
یک مولکول ، مجموعه ای از اتم های یک ماده ی مشخص دارای فرمول شیمیایی است. کلمه مولکول از زبان لاتین گرفته شده وبه معنی یک توده ی کوچکی از مواد می باشد برای مثال مولکول متان(CH4) از یک اتم کربن و چهار اتم هیدروژن تشکیل شده است.
یک مولکول ذره ای از موادی است که دارای قابلیت حرکت و مستعد دادن واکنش شیمیایی با مواد دیگرهستند در حالی که اتم از ذرات کوچک ثابت تری تشکیل شده و جابجای انها نیازمند انرژی بسیار زیادی است که برای انجام واکنش های هسته ای ضروری است
خاصیت مولکولها
مولکول های یک ماده در حال جنبش و حرکت دایمی هستند این جنبش مولکول ها حرکت براون نام دارد که برای اولین بار توسط روبرت براون در سال 1821میلادی کشف شده است. وقتی ماده به شکل گاز است مولکول ها دارای جنبش بسیار زیاد هستند و فضای ما بین مولکولها زیاد است در حالت مایع فضای بین مولکولی کمتر و جنبش مولکول ها نیز کمتر است در حالت جامد مولکولها به صورت منظمی چیده شدند و دارای چرخش به دور یک فضای مشخص هستند دمای یک ماده نشانگر میزان جنبش مولکول های آن ماده است
نیروی واندروالس یک نیروی ضعیفی است که بیانگرفاصله ی بین مولکول هاست .
ماکرومولکول ها
مولکولهای که دارای اندازه ی خیلی بزرگ هستند و حداقل از چندین هزار اتم تشکیل شدند : مثل پروتئینها , اسید های نوکلئیک و کربوهیدراتها
ترکیبات غیر مولکولی
شامل دو دسته ی بزرگ هستند ; فلزات و ترکیبات یونی
فلزات که از دسته ای از اتم های مرتبط با هم تشکیل شده و دارای پیوند فلزی میباشد
ترکیبات یونی مجموعه ای از اتم های دارای پیوند های یونی می باشند.
شیمی و آلودگی محیط زیست
شیمی در محیط زیست ما نقش اساسی دارد. در واقع در بین مردم متداول است که بیشتر مسائل آلودگی جاری را به گردن مواد شیمیایی سنتزی و پدید آورندگان آنها بیاندازند. اما این نکته ناگفته می‌ماند که بیشتر مسائل زیست محیطی ، قرنها و دهه‌های گذشته ، مانند آلودگی میکروبی آب آشامیدنی ، تنها زمانی برطرف شدند که روشهای علمی بطور کلی و شیمی بطور اخص در مورد آنها بکار گرفته شد. افزایش شگفت انگیز عمر انسان و بهبود کیفیت زندگی در دهه‌های اخیر به مقدار زیاد به علت پیشرفت شیمی و پدید آمدن مواد شیمیایی جدید بوده است.
محصولات فرعی اجسامی که برای بهتر شدن سلامتی و بالا رفتن استاندارد زندگی ما بکار گرفته شده‌اند، در مواردی بوسیله تنزل دادن سلامتی ما و همچنین سلامتی گیاهان و حیوانات ، همچون شبهی ما را دنبال می‌کنند. بطور خلاصه ، غلبه ما بر آلودگی گسترده زیست شناختی و بالا بردن استانداردهای سلامتی و ثروت مادی در کشورهای توسعه یافته به قیمت آلودگی شیمیایی گسترده کره زمین در سطح کم تمام شده است.
مواد شیمیایی و نظرات دانشمندان
تا به حال در بین دانشمندان در این باره که آیا آلودگی بوسیله مواد شیمیایی در سطح کم بر روی سلامتی انسانها یا سایر موجودات زنده اثر مضر و نامطلوب دارد، اتفاق نظر نیست. بعضی از دانشمندان ، خطر هر گونه اثرهای زیان آوری را به علت تاثیر مواد شیمیایی سنتزی (بویژه موادی که در ایجاد سرطان دخالت دارند) بطور کامل رد می‌کنند. این مواد به غلظتهای خیلی بیشتر اجسام سمی طبیعی مانند آفت کشهایی که بوسیله گیاهان تولید می‌شود و ما در معرض آنها قرار داریم، اشاره می‌کنند. در انتهای دیگر این طیف ، دانشمندانی هستند که معتقدند مواد شیمیایی در محیط زیست نقش عمده‌ای در شروع انواع معینی از سرطانها و نواقص در انسانها و حیات وحش دارند
راههای جلوگیری از آلودگی
این نکته روشن است که احتمالا سلامتی و رفاه انسانها از راههای ظریف اما موثری بوسیله غلظتهای کم از مواد شیمیایی در محیط زیست ما تحت تاثیر قرار می‌گیرد. از نظر تاریخی بطور ضمنی یا به طور صریح اینطور فرض شده بود که مواد شیمیایی منتشر شده در محیط زیست بوسیله طبیعت تحلیل خواهند رفت. اما امروزه می‌دانیم که چنین نیست. بسیاری از مواد پلیمری که امروزه در جامعه و صنعت تولید می‌شوند قرنها قابل تجزیه و بازگشت به چرخه طبیعی نیستند.
راهبرد اولیه این بود اغلب بوسیله جمع آوری و دور ریختن توده‌های زیادی از این مواد ، پیش از اینکه در محیط زیست پخش شوند، از رها شدن آنها جلوگیری شود. پس از جمع آوری ، آنها را به صورت اجسام جامد درمی‌آورند و در زمینهای بایر می‌ریزند. یک اشکال این قبیل راهبردها این است که آلاینده‌ها معمولا در این فرآیند منهدم نمی‌شوند بلکه صرفا به صورت مطلوب‌تری درمی‌آیند یا اینکه در محیط متفاوتی رسوب داده می‌شوند. راهبرد شیمی سبز که اکنون جای راه حل بالا را می‌گیرد، تجدید نظر در فرمول بندی راههایی است که در سنتز مواد شیمیایی در درجه اول محصولات فرعی سمی تولید نشوند.
قلمروهای شیمی زیست
موضوع شیمی محیط زیست هم شامل اجسام و فرآیندهای طبیعی است که در یک محیط زیست پاکیزه حائز اهمیتند و هم اینکه مسائل آلودگی قابل ملاحظه‌ای را که مبنای شیمیایی دارند، دربرمی‌گیرد. اگر چه طبیعت اکثرا موضوعهای مورد بحث به گونه‌ای است که بیش از یک محیط فیزیکی یا یک ترکیب را دربرمی‌گیرند، اما مطالب مورد بحث شیمی محیط زیست به اینگونه طبقه بندی کلی می‌شوند:
شیمی اتمسفر
مواد شیمیایی آلی سمی - شیمی آب ، از جمله فلزات سنگین و نقش خاکها و رسوبها
منابع سوخت و انرژی ، از جمله انرژی هسته‌ای - مسائل محیط زیستی بطور کلی ناشی از افزایش جمعیت دنیاست افزون بر این بسیاری از مسائل زیست محیطی وجود دارند که مورد بحث شیمی محیط زیست نیستند، زیرا این مسائل عمدتا منشا شیمیایی ندارند.