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化学（かがく、英語: chemistry ケミストリー、羅語：chemia ケーミア）とは、さまざまな物質の構造・性質および物質相互の反応を研究する、自然科学の一部門[1]。物質が、何から、どのような構造で出来ているか、どんな特徴や性質を持っているか、そして相互作用や反応によってどのように、何に変化するか、を研究するとも言い換えられる[2][3][4]。化学は、様々な物質の構造、性質、相互反応を研究する学問領域であり、自然科学の一部門である[5]。化学は、物質を製造・加工そして利用するために役立つ、根本的な情報をもたらす。.mw-parser-output .side-box{margin:4px 0;box-sizing:border-box;border:1px solid #aaa;font-size:88%;line-height:1.25em;background-color:#f9f9f9;display:flow-root}.mw-parser-output .side-box-abovebelow,.mw-parser-output .side-box-text{padding:0.25em 0.9em}.mw-parser-output .side-box-image{padding:2px 0 2px 0.9em;text-align:center}.mw-parser-output .side-box-imageright{padding:2px 0.9em 2px 0;text-align:center}@media(min-width:500px){.mw-parser-output .side-box-flex{display:flex;align-items:center}.mw-parser-output .side-box-text{flex:1}}@media(min-width:720px){.mw-parser-output .side-box{width:238px}.mw-parser-output .side-box-right{clear:right;float:right;margin-left:1em}.mw-parser-output .side-box-left{margin-right:1em}}ポータル 化学プロジェクト 化学
日本語では同音異義語の「科学」（英: science）との混同をさけるため、化学を湯桶読みして「ばけがく」とよぶこともある[6]。 化学は、自然科学の一部門であり、さまざまな物質の構造・性質および物質相互の反応を研究する部門である[5]。（少し異なった角度からの表現を紹介すると、）化学とは、物質についての学問（「物質の学問」）であり、（自然科学は自然に階層構造を見出すが）化学は自然の階層 の中で言えば、原子や分子という階層を受け持っている[7]、と筑波大学の齋藤一弥
概説
筑波大のサイトによると、化学という学問を定義づけすることは難しく、それを無理に規定する意義もあまりない。化学は「理学」に含まれるが、数学・物理学あるいは生物学などの、自然科学の中で基礎科学または純粋科学にあたる他の「理学」と化学の相違点は、化学は有限な元素が組み合わさった無数の物質がもつ多様性を取扱い、さらに化学そのものが新たに物質を創造する役割を担う[7]、という点である。[9]。化学という学問領域が取り扱う物質は、特に化学物質が中心となる[2]。化学物質は原子・分子・イオンなどが複雑に絡み合いながら作られるため膨大な種類にわたり、その全てを含む壮大な物質世界・生命世界が対象となる[10]。それゆえ化学は、基盤科学と定義づけられる。物質を分子やその集合体の大きさ単位で扱う化学は基礎的であるがゆえに、関連する学問は、理学や工学から医学・薬学、農業・環境分野など多岐にわたる上、特に近年に生物工学（バイオテクノロジー）や電子工学（エレクトロニクス）、新素材や高機能材料など現代科学の最先端技術に新物質や設計・製造の新手段を発明する上で欠かせないものとなっている[10]。
原則的に近年の化学では、全ての物質が原子からできているとの仮説[11]（あるいはフレームワーク）を採用し、物質の性質は原子自体の状態や、原子同士の結びつきかた（化学結合）で決定されると考える[注 1]。したがって、繰り返しになるが、基本的に現代の化学は、原子・分子レベルでの物質の構造や性質を解明して、また新しい物質や反応を構築して[10]、「物質とはなにか」に関する知見を積み上げる学問である[7]。
化学は典型的な蓄積型の学問である。取り扱う物質の種類は増える一方で、1980年代には600万種を越え、しかも年平均1000種が追加されていた[12]。これらは基本的に減ることは無いため、それに関する情報は増加の一途をたどる。数世紀前の実験で得られた基礎的なデータですら（間違いでない限り）重要性を失わない。同様に古典的な方法論も最新の量子論的手法と同じくらい高い価値を持つ。[10]
しかしながら、学問としての化学の成立は遅い。数学、物理学、天文学などが2000年前の古代ギリシアで構築され始めたのに対し、科学の一分野として扱うことができる近代的化学のほうは、18世紀末にフランスのアントワーヌ・ラヴォアジエ（1743年 - 1794年）の質量保存の法則（1774年発見）[13]やジョン・ドルトン（1766年 - 1844年）の原子説[11]が正しい方向付けをした[4]事に始まってから、まだ200年程度しか経過していない[13]（#歴史、化学の歴史も参照）。これは近代物理学の最初の到達点であるニュートン力学が『自然哲学の数学的諸原理』（プリンキピア）に書かれた年（1687年）と比べ、化学の興隆が100年程度時代が下ることを意味する。
その短い歴史の中で、化学は大きな末広がりの構造を持つに至った。化学の基礎的な部分はほとんど固められ、根底から転換がなされる余地はほとんど無い。ところが、物質に対する理解が進み、応用が広がる中で化学が担う役割はほとんど全ての生産・製造に深く関わるようになった[10]。さらに、弱い相互作用を重視した新しい物質像の構築や、自然との調和を実現するための環境化学など、近年になって化学はさらに広がりを見せつつある[15]。
化学で扱う基本的なこと周期表は化学のバイブルとも言われる[16]。
原子の種類と構造詳細は「原子」を参照
化学では、物質の基本単位を原子として、その原子が持つさまざまな性質を抽象的概念である「元素」[17]として把握する。原子論が確立した現代では、その特徴を理論的に掴む上で、原子核（陽子・中性子）および電子までの原子の構造から原子番号、質量数、電気素量、イオン、同位体などを決定し取扱い、各元素が持つ性質を理解する。[18]
原子が持つ周期的性質（周期律）は初期の化学が発見した一大成果である[19]。この物理的性質の近似を生む要因である電子配置から、各元素のイオン化エネルギー、電気陰性度、酸化数、原子半径やイオン半径などの特徴が理論づけられる[20]。この周期律を簡略な表にまとめた周期表は化学のバイブルとまで呼ばれる[19]。
元素の性質を記述することは、化学の中でも量子力学と統計力学が取り扱う。
