化学就在身边
早上刷牙，牙膏里的氟化物在保护牙齿；做饭时，天然气燃烧放出热量；手机里的锂电池靠化学反应供电。药片、塑料、化肥、衣服的纤维……几乎你摸得到的每样东西，都和化学有关。
化学研究什么
化学chemistry是在分子、原子的层次上，研究物质的组成、结构、性质和变化规律的科学。
| 研究方向 | 关心的问题 | 例子 |
|---|---|---|
| 组成 | 物质由什么组成？ | 水由氢、氧两种元素组成 |
| 结构 | 粒子怎样排列、怎样结合？ | 金刚石和石墨都由碳原子构成，但排列方式不同 |
| 性质 | 物质有什么特点？能发生什么变化？ | 酒精容易燃烧、容易挥发 |
| 变化 | 物质怎样变成新物质？同时有什么能量变化？ | 铁生锈；天然气燃烧放出热量 |
化学还能创造新物质：今天常用的很多药物、塑料、合成纤维，都是化学家从无到有合成出来的。
三个层次看物质
化学家看一件事，常常同时从三个层次去想：
- 宏观：眼睛看得到、仪器测得到的现象，比如冒气泡、变颜色、放出热量。
- 微观：看不见的分子、原子在做什么。
- 符号：用化学式、化学方程式把它写下来。
这三个层次会贯穿整个网站。学会在它们之间来回切换，是学好化学最重要的习惯之一。点下面的例子看一看：
宏观：看得见的现象
水加热到 100 °C，冒出大量气泡，变成水蒸气。
微观：粒子在做什么
符号：化学用语
水分子本身没有变，只是分子之间的间隔变大了：这是物理变化。
宏观：看得见的现象
氢气在空气中安静地燃烧，发出淡蓝色火焰，生成水。
微观：粒子在做什么
符号：化学用语
分子变了：原子重新组合成新的分子，生成了新物质，这是化学变化。
宏观：看得见的现象
给水通电，两个电极上都冒出气泡：一边是氢气，一边是氧气。
微观：粒子在做什么
符号：化学用语
水分子拆开，原子重新组合成氢分子和氧分子。
化学和其他学科
化学常被称为“中心科学”：它连接着物理（能量、原子结构）、生物（生命里的化学反应）、医学（药物）、材料、环境和地球科学。学好化学，对学其他理科都有帮助。
怎样学好化学
- 多观察、多动手：化学是一门以实验为基础的科学。
- 常问“为什么”：从看到的现象，想到看不见的粒子。
- 及时整理化学用语：元素符号、化学式、化学方程式要边学边记。
- 用好数学：单位换算、比例和计算会一直用到，网站里的“数学工具卡”会帮你。
- 水是由哪些元素组成的？
问的是物质由什么组成。
- 金刚石和石墨都由碳原子构成，为什么一个很硬、一个很软？
原子相同、排列方式不同，属于结构。
- 酒精容易燃烧吗？它的沸点是多少？
物质本身具有的特点，属于性质。
- 铁生锈时生成了什么新物质？
研究物质怎样变成新物质，属于变化。
- 食盐里含有哪几种元素？
问的是物质由什么组成。
- 二氧化碳分子里，碳原子和氧原子是怎样连接的？
原子怎样结合，属于结构。
- 氧气能不能支持燃烧？
物质本身具有的特点，属于性质。
- 怎样把二氧化碳转化成燃料？
研究物质的转化，属于变化，也是在创造新物质。
常见误区
误区 1：“化学物质都是有害的”。 一切物质都由化学元素组成，水、氧气、食物也都是化学物质。有没有害，取决于物质的种类和用量。
误区 2：“天然的一定比合成的好”。 人工合成的维生素 C 和水果里的维生素 C 是同一种物质，性质完全相同。
误区 3：“化学只研究看得见的东西”。 化学更关心看不见的分子和原子，正是它们决定了物质看得见的性质。
即时小测
下列不属于化学研究范畴的是？
地球公转是天文学和物理学研究的内容；其他三项都涉及物质的组成、性质、变化，或者创造新物质。
从微观层次描述水沸腾，正确的是？
水沸腾是物理变化，水分子本身不变，只是分子之间的间隔变大了。
小结
- 化学研究物质的组成、结构、性质和变化规律，还能创造新物质。
- 化学就在身边：衣食住行、医药、能源、材料都离不开化学。
- 学化学要习惯从宏观、微观、符号三个层次看问题。
“通往 AP”是什么？ AP（Advanced Placement，大学先修课程）是美国大学理事会开设的大学水平课程和考试，高中生考得好，可以申请大学学分。本站的阶段三对应 AP 化学。每节课末尾都有一个“通往 AP”框，讲这节内容在 AP 化学里怎样考、怎样用；它是写给以后的你看的，现在可以先跳过，学到阶段三再回来看。
通往 AP（以后再看）
AP 化学特别重视“在不同表示方法之间转换”：同一个过程，要能用文字描述现象、画出粒子示意图（particle diagram）、写出化学方程式。这就是 AP 科学实践 1“模型与表征”。