化学是一门研究物质的性质、组成、结构、变化，以及物质间相互作用关系的科学。& 化学&一词，若单从字面解释就是& 变化的科学&之意。化学如同物理皆为自然科学之基础科学。很多人称化学为& 中心科学&(Central science)，因为化学为部分科学学门的核心，例如材料科学、纳米科技、生物化学。
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化学研究的对象涉及物质之间的相互关系，或物质和能量之间的关联。传统的化学常常都是关于两种物质接触、变化，即& 化学反应&，又或者是一种物质变成另一种物质的过程。这些变化有时会需要使用电磁波，当中电磁波负责激发化学作用。不过有时化学都不一定要关于物质之间的反应。光谱学研究物质与光之间的关系，而这些关系并不涉及化学反应。
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研究化学的学者称为化学家。在化学家的概念中一切物质都是由原子或比原子更细小的物质组成，如电子，中子和质子。一堆原子结合以后可以成为各种其他物质，例如分子、离子或者晶体。
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当代的化学已发展出许多不同的学门，通常每一位化学家只专精于其中一、两门。在中学课程中的化学，化学家称为& 普通化学&(General Chemistry)。普通化学是化学的导论。普通化学课程提供初学者入门简单的概念，相较于专业学门领域而言，并不甚深入和精确，但普通化学提供化学家直观、图像化的思维方式。即使是专业化学家，仍用这些简单概念来解释和思考一些复杂的知识。
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当代化学大致分为四大学门，各学门又有许多延伸的子学门和应用化学领域。四大学门主要为：物理化学、分析化学、有机化学和无机化学。
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1）、物理化学是从物理角度分析化学原理的化学学门，可谓近代化学的原理根基。物理化学家关注于分子如何形成结构、动态变化、分子光谱的根本原理，以及平衡态等基本问题，涉及热力学、动力学、量子力学、统计力学等重要物理领域。物理化学和化学物理两者差异不大，端看研究者所关注或偏向的层面而定。大体而言，物理化学为四大学门中最讲求数值精确以及理论架构严谨的学门。
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当代物理化学包涵数个延伸学门：
量子化学
化学动力学
雷射化学
核磁共振
纳米技术
理论化学
计算化学
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2）、分析化学开发分析物质成分、结构的方法，使化学成分得以定性和定量，化学结构得以确定。分析化学是化学家最基础的训练之一。化学家在实验技术和基础知识上的训练，皆得力于分析化学。当代分析化学着重仪器分析，常用的分析仪器有几大类，包括原子与分子光谱仪，电化学分析仪器，核磁共振，X光，以及质谱仪。
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当代分析化学将研究分为两个范畴，一是分析的对象，一是分析的方法。
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分析的对象
生物分析化学
材料分析
化学分析
环境分析
法医学分析
分析的方法
光谱学
质谱学
分光度和比色法
层析和电泳法
结晶学
显微术
电化学分析
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3）、有机化学研究碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的化合物的化学学门。有机化学主要研究有机化合物的合成途径和方法、机构和物理性质。由于有机化学高度的应用性和悠久的发展历史，通常被普罗大众视为当代化学的代名词。有机合成和新反应途径的开发，对于药物，天然物，生物和材料高分子的开发，都是极为重要的一环，对于化学工业有极大的影响。
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分支学科
天然有机化学
有机合成
元素有机化学
物理有机化学
有机分析
立体化学
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4）、无机化学有机化合物以外元素的化学领域，研究化合物的合成途径和方法，机构和物理性质，最常见的分子体系为金属错合物。有机和无机化学领域常有交叠，甚至有密不可分的趋势。有机金属化学就是一门结合有机和无机领域的化学。
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元素化学
无机合成化学
配位化学(配位聚合物化学)
无机固态化学
有机金属化学
生物无机化学
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5）、其他延展和应用的学门：
理论化学从物理的理论去解释各种化学现象的学门。
计算化学由于分子体系的复杂性，分子的反应，动态，结构，经常是无法完全以量子力学做计算的。因此计算化学提供各种简约的计算方法，来预测并辅助实验结果的推断。实用性上已有诺贝尔奖的肯定，如1998年获诺贝尔化学奖的密度泛函方法。
生物化学是研究生物体内发生的化学反应和相互作用的学科，被应用于研究细胞中各组分（例如蛋白质，碳水化合物，脂类，核酸以及其他生物分子）的结构和功能。&生物化学被广泛应用于蛋白质各项化学性质的研究，特别是应用于酶促反应的研究。
热化学是以热力学的观点来研究化学，以焓、熵等状态函数来描述和预言化学物质稳定性和化学反应发生的结果。
电化学是研究各种因为电推动而发生的化学作用或者会在运作途中产生电力的化学作用的科学学门。生活中常见的各种电池就是电化学的研究成果。
光化学研究各种化学物质，受到各种频率光线照射之后的化学反应变化。
药物化学研究化学物质怎样用于药物中，从而改变药物的功效，做出医疗的作用。它其实是几个化学门派，包括有机化学、生物化学、物理化学，及几个不属于化学的科学学门，包括药理学、分子生物学和统计学的结合。
量子化学用量子力学及其他纯理论手段解释各种化学现象。
核子化学研究不同的次原子粒子怎样走在一起，形成一个原子核，及研究一个原子核中的物质如何变化。
放射化学是化学的一个分支，旨在研究那些参与化学反应的物质属于或带有放射性同位素的化学反应的一门学科。例如，采用碘的放射性同位素&125I&标记各种蛋白质或激素，以便利用放射免疫分析技术，检测血清标本之中相应物质的浓度。
天文化学研究外太空的化学物质，分析它们的成分、结构与地球上的物质有什么不同。
大气化学是一种对地球大气层及其他星球的大气层的研究。大气化学都会研究环境变化途中发生过什么化学反应，是大气科学的一个重要分支学科。
环境化学从化学角度研究自然环境中生物的变化。
绿色化学研究怎样从化学角度减低污染。
资讯化学用电脑去解决化学上的问题。
地球化学研究地壳中各种物质的化学特性，解释它们的构造。
石油化学从化学角度研究石油及天然气的特性及炼油技术。
高分子化学研究比较大的分子，即是高分子，例如发泡胶怎样造出来和有些什么特性。高分子化学亦会研究怎样令很多分子结合为一粒高分子。
超分子化学研究共价键以外各种化学键，例如氢键、范德华力&、疏水效应的运作。
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麻省理工学院
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