化學概論
緒論
[編輯]什麼是化學
[編輯]什麼是化學呢？我們通常說：化學是一門研究物質的組成、結構、性質與變化規律的科學。顯然化學的研究對象是物質。然而，化學並不研究所有的物質，也不在所有層次上研究物質。例如電子波、引力場、夸克等等都是物質，但化學並不研究。宇觀物質（宇宙、天體等）、宏觀物質（城市、磚頭等）、介觀物質（微米、納米等尺度上的物質）以及微觀物質（質子、夸克、電子等）是不同的物質層次，不全是化學研究的內容。因此，我們要對上述定義中的物質作出限制和說明，才能更好的理解化學。
化學研究的是化學物質。化學物質是什麼？宏觀上講，各種化學物質構成了物體，例如聚四氟乙烯[1]做的塑料碗，塑料膜都是物體，而構成它們的聚四氟乙烯是化學物質；微觀上講，化學物質的最低層次是原子（包括原子發生電子得失形成的單原子離子）。比原子更低的層次，如電子、質子和夸克等可以統稱為亞原子微粒（subatomic particles），就不是化學所研究的了。比原子高一個層次的化學物質是原子以強相互作用力，即化學鍵（chemical bonds）相互結合形成的原子聚集體。若把所有單個原子和所有原子聚集體合稱為「分子」（moleculars），則化學研究的就是分子的組成、結構、性質與變化。這裏的分子概念早已不同於一百多年前建立的傳統概念，它包括各種單原子分子（He、Ne等）、各種氣態原子或單核離子，以共價鍵結合的傳統意義上的分子（CO2等），也包括離子晶體（如NaCl）、原子晶體（如金剛石）和金屬晶體（如Cu）等的單晶以及聚合度不同的各種高分子。「分子層次」（molecular scale）的分子就是這個意思。這裏的分子的本質是核－電子體系。
同時，在分子層次之下原子層次以上的層次，我們稱之為亞分子層次（sub-molecular scale），它也是化學所研究的物質。因為亞分子的變化正是原子的化合與分解。其實，亞分子層次也可以歸為分子層次；當然也不是非常確切的，有些科學家就專門研究「分子片」等分子的結構單元。 在分子層次之上是超分子層次（supramolecular scale）。超分子是什麼呢？