Современная химия очень разнообразная как по объектам изучения, так и по методам исследований. Сейчас известно около полутора десятков миллионов химических соединений, и каждое из них может выступать во множество реакций.
В зависимости от характера изучаемых объектов и целей исследований химия разделена на большие разделы:
органическая химия,
неорганическая химия,
химия высокомолекулярных соединений,
физическая и аналитическая химия,
химическая технология.
Деление на два основных раздела - органическую и неорганическую химию (химию живой и неживой материи)сложилось в прошлом веке. Органическая химия - это химия соединений углерода, в которых атомы углерода объединены в длинные цепи и циклы. Значение таких соединений огромно, поскольку вся жизнь на Земле связана с их возникновением и превращениями. В состав органических соединений кроме углерода входят водород, азот, кислород,фосфор.
Все остальные химические вещества, в состав которых могут входить любые из более ста химических элементов,изучает неорганическая химия. В ее компетенции находятся соединения, образующие атмосферу Земли, ее поверхность и недра, Мировой океан, - все, что называют неживой материей, которая не способна к воспроизводству,в отличие от живой. Различия между живым и неживым миром обусловлены химическими свойствами веществ, их образующих.
При всем многообразии химических соединений и реакций,в которые они вступают, а также целей, которые ставят перед собой исследователи, - будь то открытие новых соединений или производство давно известных веществ - можно выделить основополагающие принципы и законы химии.
В данной главе и будут как раз рассмотрены такие общие закономерности. Это прежде всего основы атомно-молекулярного учения, являющегося итогом целого периода изучения химии - с древних времен до конца XIX в. Наблюдая за различными процессами превращения веществ, ученые к выводу, что все вещества состоят из мельчайших частиц атомов и молекул важнейшей характеристикой которых является масса. Тогда же были сформулированы и основные законы химии; в дальнейшем они уточнялись, получали объяснение с точки зрения новейших открытий, но тем не менее не потеряли своего значения для химии в целом. Это законы сохранения массы, постоянства состава, кратных и объемных отношений.
Гипотеза Авогадро, превратившаяся в один из основных законов физики и химии, следствия из нее, а также сформулированный чуть позже универсальный газовый закон открыли способ установления стандартной шкалы атомных масс, которыми пользуются до настоящего времени. Тем самым была заложена количественная основа современной химии.
К середине XIX столетия химиками открыто более пятидесяти химических элементов, определены их атомные массы, изучены свойства образуемых ими соединений. Все это послужило основой для установления главного закона химии.
Периодического закона Д.И. Менделеева. Гениальность ученого заключалась в том, что закономерность изменения свойств химических элементов при увеличении массы атомов была определена еще до появления какого-либо объяснения этого явления. С течением времени значение Периодического закона нисколько не уменьшилось. Открытие новых элементов и проведение современных фундаментальных исследований только еще больше укрепило его. Периодическая таблица химических элементов, созданная на основе этого закона, - главный путеводитель при изучении химических свойств веществ.
Настоящая революция в химии произошла в начале XX в. когда были сформулированы основные положения квантовой механики и определено строение атома. Это явилось истинным ключом к пониманию как сути Периодического закона, так и строения вещества. Кроме того, стала ясна теснейшая связь химии с физикой, Ведь различие между естественными науками состоит главным образом в уровне (масштабе) изучаемых явлений. Современные теории строения вещества позволяют объяснить и предсказать свойства молекул, а также реальных веществ, представляющих собой совокупность большого числа частиц. Уровень современной экспериментальной техники обеспечивает изучение превращений отдельных молекул.