人們經(jīng)常說：化學(xué)無所不在，所以化學(xué)的對(duì)象也幾乎無所不包。傳統(tǒng)上，根據(jù)研究對(duì)象和方法的不同一般把化學(xué)分為5個(gè)分支領(lǐng)域，即無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)和高分子化學(xué)。下面逐一介紹。
1無機(jī)化學(xué)
無機(jī)化學(xué)是研究無機(jī)化合物的性質(zhì)及反應(yīng)的化學(xué)分支。無機(jī)化合物包括除碳鏈和碳環(huán)化合物之外的所有化合物，因此，無機(jī)化合物種類眾多，內(nèi)容豐富。人類自古以來就開始了制陶、煉銅、冶鐵等與無機(jī)化學(xué)相關(guān)的活動(dòng)，到18世紀(jì)末，由于冶金工業(yè)的發(fā)展，人們逐步掌握了無機(jī)礦物的冶煉、提取和合成技術(shù)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了很多新元素。到19世紀(jì)中葉，已經(jīng)有了統(tǒng)一的原子量數(shù)據(jù)，從而結(jié)束了原子量的混亂局面。雖然當(dāng)時(shí)人們已經(jīng)積累了63種元素及其化合物的化學(xué)及物理性質(zhì)的豐富資料，但是這些資料仍然零散而缺乏系統(tǒng)。為此，德國學(xué)者D6bereiner,Meyer、法國學(xué)者deChancourrois以及英國學(xué)者Newlands,Odling等先后做了許多元素分類的研究工作。至1871年，俄國學(xué)者M(jìn)endeleev發(fā)表了“化學(xué)元素的周期性依賴關(guān)系”一文并公布了與現(xiàn)行周期表形式相似的Mendeleev周期表。元素周期律的發(fā)現(xiàn)奠定了現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)。元素的周期性質(zhì)是人們?cè)陂L期科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中通過大量的感性材料積累總結(jié)出來的自然規(guī)律，它把自然界的化學(xué)元素看做一個(gè)有內(nèi)在聯(lián)系的整體。正確的理論用于實(shí)踐會(huì)顯示出其科學(xué)預(yù)見性。按周期律預(yù)言過的15種未知元素，后來均陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)；按周期律修改的某些當(dāng)時(shí)公認(rèn)的原子量，后來也都得到證實(shí)，如In,La,Y,Er,Ce,Th等。至1961年，原子序數(shù)由1-103的元素全部被發(fā)現(xiàn)，它們填滿了周期表的第一至第六周期的全部以及第七周期的前面16個(gè)位置。爾后，又依次發(fā)現(xiàn)了元素104(1969年),105(1970年),106(1974年),107(1981年),108(1986年),109(1982年),110(1994年),111(1995年),112(1996年)和114(1998年)等。人類究竟還能發(fā)現(xiàn)多少新元素？據(jù)核物理理論的預(yù)測(cè)，175號(hào)元素可以穩(wěn)定存在，當(dāng)然這種預(yù)測(cè)是否正確還需要實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。至今耕耘周期系來發(fā)現(xiàn)和合成新化合物仍是化學(xué)科學(xué)的傳統(tǒng)工作。
20世紀(jì)以來，由于化學(xué)工業(yè)及其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的興起，無機(jī)化學(xué)又有了更廣闊的舞臺(tái)。如航空航天、能源石化、信息科學(xué)以及生命科學(xué)等領(lǐng)域的出現(xiàn)和發(fā)展，推動(dòng)了無機(jī)化學(xué)的革新步伐。在過去30年里，新興的無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域有無機(jī)材料化學(xué)、生物無機(jī)化學(xué)、有機(jī)金屬化學(xué)、理論無機(jī)化學(xué)等等。這些新興領(lǐng)域的出現(xiàn)，使傳統(tǒng)的無機(jī)化學(xué)再次煥發(fā)出勃勃生機(jī)。
2有機(jī)化學(xué)
有機(jī)化學(xué)是一門研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)分支，也可以說有機(jī)化學(xué)就是有關(guān)碳的化學(xué)。在19世紀(jì)初期，碳元素的化學(xué)遠(yuǎn)比金屬以及其他常見元素（如硫、磷和氮）的化學(xué)落后。1828年，德國化學(xué)家FeiderichWohler發(fā)現(xiàn)用無機(jī)化合物NH4Cl和AgOCN氰酸銀）作用生成NH4OCN(氰酸錢），蒸發(fā)該溶液所得白色結(jié)晶是它的異構(gòu)體CO(NH)2（尿素），后者是動(dòng)物體內(nèi)的有機(jī)物。人工合成尿素是有史以來的第一個(gè)人工合成的有機(jī)物，也是人類第一次認(rèn)識(shí)到有機(jī)物可以從無機(jī)物制得。這個(gè)發(fā)現(xiàn)打通了無機(jī)化學(xué)與有機(jī)化學(xué)之間的壁壘。1835年，Wohler在給Berzelius（瑞典化學(xué)家）的信中寫到：“對(duì)我說來，有機(jī)化學(xué)好像是充滿著最神奇的東西的熱帶原始森林”。
在19世紀(jì)后半葉，有機(jī)合成化學(xué)已經(jīng)成為化學(xué)中最引人矚目的領(lǐng)域之一。一批杰出的有機(jī)化學(xué)家相繼涌現(xiàn)出來，如AdolfvonBaeyer,EmilFisher和VictorMeyer等，他們的工作奠定了有機(jī)合成的基礎(chǔ)。今天的有機(jī)化學(xué)，從實(shí)驗(yàn)方法到基礎(chǔ)理論都有了巨大的發(fā)展。每年世界上有近百萬個(gè)新化合物被合成出來，其中90％以上是有機(jī)化合物。隨著有機(jī)化學(xué)研究的深化，還衍生出若干分支學(xué)科，如天然有機(jī)化學(xué)、物理有機(jī)化學(xué)、金屬有機(jī)化學(xué)和合成有機(jī)化學(xué)等等。隨著人們對(duì)于生命現(xiàn)象以及環(huán)境問題的日益關(guān)注，有機(jī)化學(xué)愈來愈顯示出強(qiáng)大的生命力，成為改善人類生活質(zhì)量的有力助推力量。
3分析化學(xué)
除了合成新的化合物之外，化學(xué)家的另一個(gè)主要工作是分析物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，以及分離和提純物質(zhì)。這就是分析化學(xué)的任務(wù)。從化學(xué)誕生以來，分析化學(xué)一直扮演著非常重要的角色。經(jīng)典的分析技術(shù)被廣泛用于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物組成、礦物的組分以及鑒定未知元素中。20世紀(jì)以來，分析化學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了三次重大的變革。第一次是在20世紀(jì)初，物理化學(xué)基本概念和理論的發(fā)展為分析化學(xué)方法提供了理論基礎(chǔ)，使分析化學(xué)從一種技術(shù)上升為一門科學(xué)。第二次是二次世界大戰(zhàn)之后，由于物理學(xué)和電子學(xué)的發(fā)展，產(chǎn)生了大量的分析儀器，改變了經(jīng)典的化學(xué)分析手段，使分析化學(xué)有了一個(gè)大的飛躍。目前，分析化學(xué)正處于第三次變革之中，生命科學(xué)、信息科學(xué)的發(fā)展，使分析化學(xué)進(jìn)人了一個(gè)嶄新的階段，使分析化學(xué)向更微量、更快速、更靈敏、更自動(dòng)化和實(shí)時(shí)在線的方向發(fā)展。
分析化學(xué)不僅在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)揮著舉足輕重的作用，在日常生活中也有大量的應(yīng)用實(shí)例，如食品質(zhì)量的檢驗(yàn)、環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)以及危險(xiǎn)物品的檢測(cè)都與分析化學(xué)密切相關(guān)?！诨瘜W(xué)史上，每一次分析技術(shù)的革新，不僅會(huì)帶來科學(xué)的進(jìn)步，也會(huì)直接使社會(huì)受益。例如，分子光譜技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展帶動(dòng)了結(jié)構(gòu)化學(xué)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，同時(shí)，這些新技術(shù)也被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)、生產(chǎn)領(lǐng)域。分析化學(xué)也衍生出多個(gè)重要分支，如光譜分析、電化學(xué)分析、色譜分析和質(zhì)譜分析等。
4物理化學(xué)
物理化學(xué)是化學(xué)中的一個(gè)理論分支，它應(yīng)用物理方法來研究化學(xué)問題。在化學(xué)探索中，化學(xué)家不僅要合成新的化合物，還要理解和掌握化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)在規(guī)律。物理化學(xué)就是這樣一個(gè)領(lǐng)域，它從物理學(xué)的發(fā)展中獲得靈感，并將其應(yīng)用到更為復(fù)雜的化學(xué)領(lǐng)域中去，研究化學(xué)體系的原理、規(guī)律和方法。從19世紀(jì)后半葉以來，物理化學(xué)逐漸形成了若干分支：化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、量子化學(xué)、表面化學(xué)、催化和電化學(xué)等。20世紀(jì)，物理化學(xué)發(fā)展迅速，取得了眾多里程碑式的成就，如價(jià)鍵理論、分子軌道理論、耗散結(jié)構(gòu)理論以及微觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等。
在物理化學(xué)史上，化學(xué)熱力學(xué)是其中發(fā)展較早的分支，例如美國物理化學(xué)家J.W.Gibbs發(fā)展出Gibbs自由能（G)，用以預(yù)言反應(yīng)的方向。在19世紀(jì)末、20世紀(jì)初，化學(xué)動(dòng)力學(xué)在Arrhenius,Ostwald和van'tHoff等人的推動(dòng)下建立起來。20世紀(jì)以來，量子力學(xué)的出現(xiàn)大大改變了物理化學(xué)的面貌，使原本建立在宏觀經(jīng)驗(yàn)上的化學(xué)原理深入到原子和分子的水平，反過來促進(jìn)了物理化學(xué)的革新。目前，物理化學(xué)有3個(gè)主要方向：(i)介觀領(lǐng)域，即納米技術(shù)的研究；(ii）微觀領(lǐng)域的研究從靜態(tài)、穩(wěn)態(tài)向動(dòng)態(tài)、瞬態(tài)方向發(fā)展；(iii)復(fù)雜體系研究，化學(xué)的研究對(duì)象越來越復(fù)雜，越來越接近生命、材料等復(fù)雜體系，因此發(fā)展面向復(fù)雜體系的理論和方法是目前物理化學(xué)的主要課題之一。在新的世紀(jì)里，仍然有許多問題等待物理化學(xué)家去解決。
5高分子化學(xué)
高分子化學(xué)是研究高聚物的合成、反應(yīng)、化學(xué)和物理性質(zhì)以及應(yīng)用的化學(xué)分支。與化學(xué)的其他分支學(xué)科相比，高分子化學(xué)是一個(gè)年輕的學(xué)科。合成高分子的歷史不超過80年，但是它的發(fā)展非常迅速。在20世紀(jì)20年代，德國化學(xué)家Staudinger首先提出高分子的重復(fù)鏈節(jié)結(jié)構(gòu)，并在隨后的實(shí)踐中得到驗(yàn)證。到20世紀(jì)40年代，高分子合成已經(jīng)發(fā)展成為一支新興化學(xué)學(xué)科，獲得迅猛發(fā)展。
一般化合物的分子量是幾十到幾百，而高分子化合物的分子量通常是幾萬甚至幾十萬。由成千上萬小分子單體聚合成鏈并交織在一起，就組成了橡膠、纖維或塑料等高分子材料。高分子材料具有易于加工和成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，與天然材料相比，高分子材料不受氣候、季節(jié)和種植面積的影響，因此非常適合作為天然材料（如棉、麻、天然橡膠）等的替代品。高分子材料還具有彈性好、強(qiáng)度高、耐腐蝕等特點(diǎn)，因此在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。據(jù)報(bào)道，2003年全世界塑料制品的年產(chǎn)量約為2X10$t，其中，我國塑料制品的年產(chǎn)量已達(dá)0.16X10't，成為世界上第三大塑料生產(chǎn)國。我國臺(tái)灣省的塑料工業(yè)在國際上也占有重要地位。
隨著塑料工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，塑料已經(jīng)與鋼鐵、木材、水泥并列成為國民經(jīng)濟(jì)四大支柱材料。但隨著塑料產(chǎn)量的不斷增長和用途的不斷擴(kuò)大，廢棄物中塑料的質(zhì)量比已達(dá)10％以上，體積比則達(dá)30％左右。它們對(duì)環(huán)境的污染、對(duì)生態(tài)平衡的破壞已引起了社會(huì)極大的關(guān)注，為此，高效的塑料回收利用技術(shù)和降解塑料的研究開發(fā)已受到高分子科學(xué)領(lǐng)域以及工業(yè)界的高度關(guān)注，成為全球矚目的研究熱點(diǎn)。
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