화학

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과학의 범위
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¹ 대부분의 국가에서는 유사과학의 일종인 대체의학으로 분류하나, 한국, 중국, 북한, 대만 4개국에는 독립된 한의학부가 존재하여 의학사에 준하는 학위를 부여한다.
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자연과학의 일반적 분류
물상과학 Physical Science				생명과학 Biological Science
물리학 Physics	화학 Chemistry	천문학 Astronomy	지구과학 Earth Science	생물학 Biology

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▲ 화학의 일반적인 이미지

1. 개요2. 대중적인 인식

2.1. 학문적 인식2.2. 과목으로서의 인식

3. 어원

3.1. Chemistry3.2. 化學3.3. 되결갈

4. 역사5. 세부 분야

5.1. 물리/분석화학

5.1.1. 물리화학5.1.2. 분석화학

5.2. 분자화학

5.2.1. 유기화학5.2.2. 무기화학5.2.3. 고분자화학5.2.4. 생화학

5.3. 응용화학

5.3.1. 지구환경화학5.3.2. 공업화학5.3.3. 나노화학5.3.4. 천체화학5.3.5. 화학교육학

6. 다른 학문과의 관계

6.1. 수학과 물리학6.2. 공학에 응용

7. 대한민국에서의 화학교육과정

7.1. 초·중등교육7.2. 대학교

8. 수험과목으로서의 화학

8.1. 폐지된 시험

9. 화학자10. 학회11. 특이한 화학 실험들

11.1. 싸이오사이안산 제이수은의 열분해 11.2. 과산화수소와 아이오딘화 칼륨의 혼합11.3. 이크로뮴산 암모늄의 가열11.4. 글루콘산칼슘의 가열11.5. 황산과 설탕의 혼합11.6. 갈륨 숟가락 녹이기11.7. 리튬의 연소11.8. 글리신과 질산염의 혼합

12. 각종 오해와 통념들13. 관련 어록14. 관련 문서

14.1. 둘러보기 틀

1. 개요

化學｜ Chemistry

화학은 물질을 원자와 분자 수준에서 그 구조와 변화를 연구하는 자연과학의 한 분야이다.

2. 대중적인 인식

2.1. 학문적 인식

초등학교·중학교 시절의 실험실에서 이루어지는 실험이 대개 화학 관련 실험이어서 그런지 보통 하얀 가운을 걸치고 여러 용액을 섞고 불을 붙이는 등 '과학자' 하면 가장 먼저 떠오르는 이미지다.[1] 형형색색의 물질을 뒤섞어서 신비한 현상을 일으키는 모습은 다소 예술적으로 보이기 때문에 일반인들에 대한 화학의 인식은 생명과학과 함께 '과학' 하면 가장 친근하게 여겨지는 분야이기도 하다.[2]

2.2. 과목으로서의 인식

옛날 생활 중심 과목으로 짜여졌을 시기에는 주기율표와 원소 기호를 구구절절 외우는 암기 과목[3]으로 여겼지만, 2011년 고교 입학생 교육과정부터는 무기화학 위주로 커리큘럼이 재구성되어 수리적 과목 성격이 강해졌다. 한편 물리학을 대수학적 관점이라고 한다면 화학은 실제 수치를 계산하는 '계산' 관점의 성격이 짙다. 예컨대 농도, 부피, 몰, 밀도, 화학식량 계산하는 역량을 요구한다.[4] 이 탓에 불과 10년 전까지만 해도 국민 선택 과목이었으나 2024 수능 기준으로 Ⅰ, Ⅱ 수준 모두 물리학보다 응시자 수가 낮아져 꼴찌를 기록하는 기피 과목이 되고 말았다.

아무튼 암기보단 물리학과 수학 과목을 잘하는 사람이 대학 수준의 화학도 잘할 가능성이 크며 대학에서 배우게 될 현대 화학은 더더욱 물리학 및 수학과 매우 흡사한 학문이라고 볼 수 있다.[5] 양자역학과 양자화학[6], 전자기학과 전기화학[7], 광학과 광화학 등은 물리학을 뿌리로 한다.

3. 어원

3.1. Chemistry

화학을 뜻하는 영어 'chemistry'는 납과 같은 평범한 금속을 금과 같은 귀금속으로 변환시키겠다는 '연금술'에서 유래된 것이고, 연금술을 뜻하는 'alchemy'는 '함께 주조하다'는 의미의 아랍어 '알키미아'(al-kimia)에서 유래됐다.

3.2. 化學

오늘날 우리가 사용하는 '화학'(化學)이라는 용어는 1856년 중국 상하이에서 활동하던 영국 선교사 윌리암슨이 '격물탐원'이라는 책에서 처음 사용했다. 화학의 대표적인 상징인 물질의 변환을 '되다' 또는 '달라지다'를 뜻하는 '化'로 표현한 것이다. 1857년 중국인 번역가 왕도도 자신의 일기에서 '화학'이라는 용어를 사용했고, 1871년에는 청의 과학자 서수는 영국의 화학 교재를 중국어로 번역한 '화학감원'을 발간했다.

네덜란드로부터 서양의 학문을 '난학'이라는 이름으로 받아들이기 시작했던 19세기 일본에서는 화학을 네덜란드어 'Chemie'(헤이미)의 발음을 따라 '세이미'라고 불렀다. 대표적인 난학자였던 우다가와 요안이 1840년에 서양의 화학을 소개한 '세이미 가이소'를 발간했다. 우다가와는 지금도 사용되고 있는 산소·수소·질소·탄소·백금·산화·환원·포화·용해·분석·원소 등의 용어도 만들었다. 그러나 오늘날 일본도 중국의 '화학'을 쓰고 있다. #

일본에서는 화학과 과학(科学)이 '카가쿠'로 발음이 같기 때문에 혼동을 막기 위해 우리가 자연과학 교과를 일컫는 과학을 이과(理科；りか)라고 부르며[8] 우리나라의 문이과에서 이과를 일컫는 의미로는 이계(理系；りけい)라고 한다. 어떤 사람들은 化를 훈독으로 읽어 '바케가쿠(ばけがく)'라고 하기도 하지만 정식 독법은 아니다.

3.3. 되결갈

주시경의 제자인 김두봉이 화학이란 한자어를 순우리말로 순화시킨 과학용어들 가운데 하나이다. 김두봉은 "과학 술어란 별개 아니라 발명한 인명이나 지명, 또는 그 물건의 성질, 형상, 동작, 출처, 용도들을 뜻하여 만든 것이니 우리말로 나타내지 못할 까닭이 없다."라며 용어들의 순화를 꾀했다. 화학 -> 되결갈, 화학적 변화 -> 되결의 따되 등의 순화한 용어를 제시했으며 자세한 제안안은 1932년 한글학회 기관지 <한글>에 수록되어있다.[9]

4. 역사

이 부분의 본문은 화학/역사 입니다. 중요한 부분만 여기 적고 나머지는 본문에 적어주세요.

고대 그리스 자연철학에서는 물질의 근본 요소와 변환에 대해 많은 논의가 이어졌는데, 현대의 관점에서 그나마 의미있는 주장은 데모크리토스와 에피쿠로스의 원자론이다. 일단은 아리스토텔레스의 4원소설이 고대 지중해 세계에서는 주류 이론이 되었지만, 원자론도 결코 잊혀진 상태는 아니었다.

이후 8세기에서 13세기경 이슬람 과학이 꽃필 시기부터 아랍, 페르시아의 화학자가 화학과 약학의 발전에 많은 공헌을 했다. 그리스 과학을 단순히 이어받는 것을 넘어서 물질의 구성에 관한 새로운 이론이 추가되었고 여러 실험 기법이 정리되었다. 연금술은 화학과 같은 지식체계를 가지고 있지는 않지만, 방법론적으로 화학의 발전 기반을 마련했다.[10]

동양에도 서양의 연금술과 비슷한 연단술이 있었다. 다만 귀금속이 아니라 불로장생의 명약을 만들려는 시도였다. 고대의 야금술·철학·점성술·천문학·의술·신비술이 모두 연단술의 일종이었다.#

한편, 12세기 이후 무역과 전쟁을 통해 이슬람 과학의 성과가 이탈리아 등지로 조금씩 확산되었고 점차 유럽이 화학의 중심지로 자리잡았다. 16세기에는 파라켈수스가 의약 화학(iatrochemistry)를 발전시켰고 리바비우스가 최초의 화학 교과서를 저술하였다.

17세기는 근대 화학의 태동기로, 1661년에는 로버트 보일이 원자, 분자, 화학 반응에 대한 개념을 정리했다. 이후 17, 18, 19세기 내내 분리분석기술과 합성 방법, 화학 및 물리학 이론의 발전을 바탕으로 원소와 간단한 구조의 화합물이 수없이 발견되었고, 열화학과 기체에 대한 이론을 비롯해 이론적 배경도 비교적 튼실해졌다. 18세기 말 '근대 화학의 아버지'라는 별명이 붙은 앙투안 라부아지에는 질량 보존의 법칙과 원소의 개념을 정립하였으며 분석 화학과 화학 명명법의 발전에 기여하였다. 1803년, 존 돌턴이 근대적 원자설을 발표한 것 또한 화학 역사에서 중요한 이정표가 되었다. 이어서 1811년에는 아메데오 아보가드로가 아보가드로의 원리와 분자설을 발표했다.

이 외에도 19세기에는 이성질체가 발견되고 화학 평형의 개념이 탄생했으며, 생화학과 유기화학, 배위화학이 발전하고 멘델레예프에 의해 주기율표가 작성되는 등 화학이 동시대의 다른 분야처럼 빠르게 발전하였다. 또, 19세기 중반 이후로는 화학이 의사와 약제사를 위한 학문에서 오늘날과 같이 기술과 산업의 근간이 되는 학문으로 자리잡기 시작하였다. 19세기 말에서 20세기 초의 기간은 물리화학이 태동한 시기로서, 1876년 깁스에 의해 화학 평형의 물리적 근원이 해명되었고, 1927년 양자역학이 비로소 개척됨과 동시에, 화학 결합과 분자의 전자기적 구조에 대한 이해가 놀라울 정도로 깊어졌다.

1953년에 DNA의 나선 구조 중 하나가 발견된 것을 시작으로, Na/K-ATPase, 미오글로빈 등 생체고분자의 구조와 반응에 대한 연구도 빠르게 진행되었다. 1970년대 이후로는 컴퓨터의 발전과 함께 계산화학이라는 새로운 분야가 태어났다.

5. 세부 분야

화학의 분과 Chemistry
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화학의 전통적인 분류 방식은 물리화학, 유기화학, 무기화학, 분석화학의 네 분야로 나누는 것이지만, 20세기 후반에 들어와 각 세부 분야의 학제간 연구와 응용이 넓어짐에 따라 경계가 많이 사라졌다. 21세기 들어서는 화학회에 의해 다양한 방식으로 분류한다.

5년마다 환태평양 국가의 화학회들이 공동 주관하는 학술대회인 Pacifichem에 따르면, 위의 네 분야에 고분자화학을 넣어서 다섯 분야의 핵심영역(Core area), 그리고 농업/환경/지구화학, 생(명)화학, 재료/나노화학 등의 학제간 영역(Multidisciplinary area) 으로 분류한다.

2020년 개최된 Pacifichem에서는 Core area가 8개 분야로 늘어났고, 학제간 영역 대신 세계적 문제를 위한 화학(Chemistry For Global Challenges)이라는 분류가 신설되었다. 이 분류에 따르면 Core area에 속하는 8개 분야는 분석(Analytical), 무기(Inorganic), 유기(Organic), 물리(Physical), 계산 & 이론(Computational & Theoretical), 고분자(Macromolecular), 생화학(Biological), 재료(Materials)이다.

5.1. 물리/분석화학

5.1.1. 물리화학

Physical Chemistry

파일:external/www.chemistryviews.org/12e7b25fb96.gif

물리학을 통해 화학을 이해하는 분야. 원래 화학은 물리학과 함께 미시세계에 대해 연구하던 학문이었다. 하지만 화학이 실험과 관찰적인 영역에 머물러 있을때, 물리학이 수학을 도입하여 체계화된 이론을 제시함에 따라, 화학 역시 물리학과 수학을 받아들이게 되었다. 이렇게 생겨난 분야가 물리화학.

주된 분야로는 양자화학, 화학 통계열역학, 화학 반응 속도론이 있다. 화학 현상의 물리적 근원을 다룬다는 것은, 거시적으로 나타나는 물질의 현상을 원자, 전자, 분자, 에너지와 같은 물리학의 용어로서 설명한다는 뜻이다. 따라서 물질의 에너지 준위는 어떠한지(양자화학), 전자, 분자가 그러한 에너지 준위에 어떻게 분포해 있으며(통계역학), 그로 인해 화학 반응은 어떤 방향으로 일어나고(열역학), 또 그 속도와 메커니즘은 어떠한지(반응속도론)와 같은 질문이 물리화학이 근본적으로 답하고자 하는 물음이 되는 것은 자연스럽다. 그러나 물리화학이 단지 다른 화학 분야의 이론적 바탕을 제공하기 위해 존재하는 분야는 아니며, 오늘날 산업에서 쓰이는 수많은 소재와 촉매 개발을 촉진하여 인류 생활을 윤택하게 한 고마운 분야이다.

열화학: 물리학에 열역학이 있다면, 화학에는 열화학이 있다. 최초의 물리화학이라고 할 수 있는데, 원래 물리학보다도 먼저 열을 연구하던 분야가 화학이었다. 다만 물리학이 수학적 기법을 적극적으로 사용하며 열 연구에 있어서 정점을 차지했고, 이후 열화학은 열역학을 받아들이며 발전했다.

광화학: 물질과 빛의 상호작용, 즉 빛의 흡수로 인해 일어나는 화학반응 혹은 화학반응으로 인한 발광 현상을 연구한다. 고전적인 광화학은 유기화학에서 다뤄졌으나, 이제는 고분자에서 일어나는 광중합, 광합성의 명반응, 반딧불이의 루시퍼레이즈 등을 연구하기 위한 생광화학 분야로 넓어졌다. 연구에서 레이저를 사용할 일이 많다. 분석화학의 분광학 분야와 관계가 깊다.

반응 속도론: 화학 반응에서 반응의 속도와 경로, 메커니즘에 대해 탐구하고 이것을 실제 화학반응에 적용하는 것을 연구하는 학문, 공업적으로 큰 의미를 가지고 있으며 실생활에 광범위하게 적용된다. 화학공학 분야는 원래 반응 속도를 통제하고 조절하는 것에서 시작했다.

계산화학: 화학 문제에 대한 이론적 계산 모델을 세워서 컴퓨터를 이용해 계산해 답을 얻는다. 양자화학/반응동력학 계열과 통계역학 계열이 있다. 양자화학 계열에서는 분자의 입체구조, 에너지, 전자구조, 분광학적/광화학적 특성, 화학 반응의 양자 수준의 동역학과 메커니즘이 전통적인 연구 주제이며, 통계역학 계열에서는 용액 등 응집물질의 구조와 응축상에서의 반응속도론이 전통적인 연구 주제이다. 원래는 연구자가 밑바탕부터 코딩을 해야 했고, 아직 코딩이 필요한 연구실도 있지만, 양자화학이나 분자동역학(molecular dynamics)을 연구하는 경우 전문화된 상용 패키지를 사용하는 경우가 많다.

전기화학: 전류의 발생을 동반하는 형태로 구성되거나 설계된 모든 화학 반응 및 이에 관련된 기기에 대한 학문. 화학 전지, 전극, 부식, 전기분해 반응이 주로 등장한다. 산화 환원 반응을 이해하고 연구하는 데 꼭 필요하다. 화석 에너지 외에 대체 에너지원을 찾는 연구에서는 에너지를 주로 전기로 변환하고 저장하기 때문에 필수적이다. 또, 전위차를 측정하여 물질의 활동도를 정밀하게 측정할 수 있기 때문에 화학 분석에서도 매우 중요하다. 인체의 신경망 등 생물체에서도 전위차를 활용하므로 이와 관련된 응용도 꽤 있다. 대학교 학부 수준에서는 분석화학의 일부로 배운다.

핵화학: 간단히 말해 방사성 동위원소에 대한 화학이다. 핵물리학처럼 근본 원리나 구조에 대해 파고드는 것 보다는 방사성 폐기물 보관과 재처리, 방사선이 생체 조직에 미치는 영향을 연구하는 등의 응용을 주로 목표로 삼는다. 방사능과 물질의 상호작용, 핵 붕괴 과정에서 나온, 고에너지 상태의 원자, 이온, 혹은 불안정한 동위원소의 화학 반응, 방사성 동위 원소를 통한 화학적 표지, 방사능 연대 측정법 등이 이 분야가 다루는 주요 내용이다.

5.1.2. 분석화학

Analytical Chemistry

파일:external/www.ctleng.com/img_4c74d3759b8cd.jpg

혼합물을 물리적 특성[11]을 이용해 순물질로 분리(purify)하고 동정(identify), 정량(quantify)하는 일에 관한 화학이다. 정확(accurate), 정밀(precise), 고감도(sensitive)야말로 이 분야의 알파요 오메가라고 할 수 있다[12].

고전적으로는 정성 분석과 정량 분석으로 나눌 수 있는데, 정성 분석은 '무엇이 있는가'를 알아내고 정량 분석은 '얼마나 있는가'를 알아낸다. 분리는 그 자체로도 중요하지만[13], 향후 분석을 위한 일종의 준비 단계이기도 하다.

저울과 뷰렛 등을 이용한 고전적인 분석 실험을 할 일도 있지만, 나노화학, 물리화학, 생화학 등 다른 분야와 연계하여 크로마토그래피, 분광분석, 질량분석, 전극, 현미경, 센서, lab-on-a-chip[14] 등을 연구한다. 분야의 특성상 기기에 대한 의존도가 계산화학 다음으로 높은 편이며, 아예 새로운 실험 기법과 장비 등 화학 실험 자체에 대해서도 다루기 때문에, 화학에서 가장 공돌이스러운 분야이다.[15] 물질의 정성, 정량 분석이 필요한 예는 무궁무진하게 많지만 특히 식품의약 분야와 환경, 재료공학, 법과학, 나노공학에서 항시 수요가 많다.

요즘엔 워낙 분석할 만한 물질은 이미 다 분석이 끝나서 아주 작고 극미량인 특정물질을 분석하는 단계다. 때문에 분석 기기 값은 마구 뛰는 중(...). 정확함과 세밀함이 요구되는 매력적인 분야다.

분광학: 광화학이 빛과의 상호작용을 통해 합성이나 에너지를 방출하는 것을 의도한다면, 분광학은 빛이라는 도구를 이용하여 물질을 분석하는 데에 목적이 있다. 정확히는 분자에 적절한 빛[16]을 가하여 결과로서 흡광량이나 주파수 이동을 측정하여 분자의 특성을 연구하는 학문이다. 이미 많은 연구가 진행되어 NMR, IR, UV-Vis는 실험실에서 자주 볼수 있는 실험기구가 되었고, ESR같이 특수한 분석법도 연구소에서는 활발히 연구가 진행되고 있다.

질량분석화학

분리 분석화학

결정분석화학: 결정학적 방법으로 화학물질을 분석한다.

전기분석화학: 물리화학 분야인 전기화학을 응용하여 화합물을 전기분해한다.

생분석화학: 생화학적 지식을 응용하여 바이오 화합물을 분석한다.

화학정보학: 생물학의 생물정보학처럼 컴퓨터공학, 수학, 통계학 등의 IT 기술을 동원하여 화학물질을 전산화시키고 데이터 마이닝을 하는 분야. 화학에서의 데이터마이닝을 molecular mining이라고도 부른다.

5.2. 분자화학

5.2.1. 유기화학

Organic Chemistry

파일:external/ckf.topicimages.com/ma-09-0166.jpg

유기화학에 기반을 둔 화학공장

엔도르핀의 분자구조

전통적인 유기화학은 탄소-탄소 결합으로 분자를 만들어내는 유기합성에서 시작했다. 유태의 탄소[17]나 탄소를 포함한 합금 같은 것은 전통적인 유기화학의 영역 밖이다. 금속은 대부분 무기화학의 영역이라 유기화학의 영역 밖이었으나, 20세기 후반 들어 유기합성에서 유기금속촉매의 중요도[18]가 많이 높아지면서, 유기화학의 영역으로 들어오게 된다. 이처럼 전반적인 화학 분야 사이의 장벽이 사라지면서 유기화학의 분야도 점점 넓어지고 있다.

20세기 석유 화학과 고분자 화학, 생화학, 식품 화학 등의 발달에 크게 기여한 분야이기도 하다. 생물 분자의 대부분이 유기물이고 현재까지 연구된 생리 활성 물질도 대부분 유기물이므로 생물학, 약학, 의학에 대한 기초 학문의 역할을 한다. 무엇보다도 뭔가를 만들어내는게 기본 개념이라, 화학 중에서 수요가 가장 많은 분야 중 하나이다. 가장 오래된 분야이기 때문에 전공 서적이 가장 크고 아름답다.

5.2.2. 무기화학

Inorganic Chemistry

유기화학에서 다루지 않는 화합물, 그러니까 각종 배위화합물과 이온성 화합물, 금속, 주족 원소 화합물 등 온갖 잡다한 내용을 다 포함한다. 하지만 그중에서도 금속 원자나 이온에 유기 배위자가 배위한 형태의 화합물에 관한 화학인 배위화학 및 유기금속화학이 가장 널리 연구된다. 유기금속화학에서는 커플링 반응을 많이 배운다.[19] 옥텟 규칙과 같은 고전적인 화학 법칙이 비교적 잘 적용되는 유기화학과 달리, 무기화학에서 등장하는 원소의 반응을 정확히 기술하기 위해서는 현대 양자화학적인 접근이 필요해서 유기화학에 비해서 물리화학적인 이해가 더 필요하다.

배위화학, 유기금속화학, 고체화학, 생물무기화학 등의 하위 분야가 있으며, 지금은 거의 독립된 분야가 된 나노화학도 원래 이쪽에서 연구하던 주제 중 하나였다.

중금속을 다루는 경우가 있으므로, 의학 쪽으로도 다양하게 적용 가능하다. 예를 들면 중금속 중독 시 치료에 쓰이는 EDTA라든가.

5.2.3. 고분자화학

작고 반복적인 단위체가 대규모로 결합해 만들어진 거대 분자, 즉 고분자를 다루는 화학이다. 우리 몸을 이루는 생체 고분자를 비롯해, 플라스틱, 고무, 합성 섬유 등의 인공 고분자의 성질과 합성을 연구한다. 통계역학을 통한 이론적 해석이 중요하므로 물리화학과의 연관성이 높지만, 대부분 유기 고분자가 산업에 응용되므로 유기화학과의 연관성도 높은 편이다. 화학 전문분야 중에서 산업에서의 수요가 특히 높은 분야 중 하나.

초분자화학: 각종 분자 간 상호작용을 통해 자기조직화된 분자 복합체에 관한 화학. 자기조립, 주인-손님 복합체(Host-guest complex), 분자 매듭, 주형물질을 이용한 선택적 합성을 비롯해 분자를 부품으로 분자 기계를 만드는 데까지 나아간 바 있다. 머릿속에서 레고 블록이나 끈 같은 걸 서로 엮어서 만든 뭔가를 구상한 다음 그걸 분자 수준에서 구체화한다고 생각하면 된다.

5.2.4. 생화학

Biochemistry

파일:external/upload.wikimedia.org/241px-DNA_polymerase.png

생물체에서 일어나는 화학 반응에 대해 연구하는 분야이다. 즉, 유전, 대사, 합성, 물질 수송, 신호 전달과 같은 생명 현상을 화학적으로 관찰하고 해석한다.[20] 생화학 책 목차에서도 알 수 있듯이, 오늘날에는 개별 분자 보다는 전체 시스템에 초점이 맞춰져 있다. 분자생물학이나 생물물리학, 유전학과도 관계가 깊다.

19세기 초까지는 유기화학과 구분하기 어려웠으나, 19세기에 효소가 발견되고 세포 내 화학 반응에 대한 연구가 진행되면서 20세기 초에 오면 독립된 분야로 거듭나게 된다. 최근엔 이름이 아주 비슷한 화학생물학(Chemical biology)이라는 분야가 갈라져 나오는 추세.

생화학과 화학생물학의 차이를 설명해 보자면, 생화학은 생명현상을 수많은 화학 반응들의 집합체라고 생각하여 그 원리를 찾아가는 과정이다. 반면 화학생물학은 화학, 특히 유기화학을 도구로 생명현상을 연구하는 것이라 할 수 있다. 생명 현상에서 일어나는 화학반응이 대부분 효소의 촉매작용으로 일어나는 만큼, 생화학자들은 일반적으로 단백질을 정제하고 성질을 분석하는 방향으로 접근을 한다면, 화학생물학자는 다양한 화합물(의약품 포함)을 합성, 이런 물질들을 생명체에 투입함으로서 생명현상에 개입했을 때의 반응을 관찰하는 방식으로 접근한다. 즉, 둘 다 생물학과 화학의 경계에 걸쳐 있는 분야지만, 방법론상 생화학은 생물학에, 화학생물학은 화학에 좀 더 가까운 편이다.[21]

생물리화학: 생명 현상에 대한 물리화학적 해석을 추구하는 분야. 생물물리학과 연구영역이 겹친다.

생무기화학: 생체 내에서 금속의 역할을 무기화학 관점에서 바라본다. 예를 들면 헤모글로빈의 철(Fe)원자, 광합성에서 엽록체의 마그네슘(Mg)원자 등 금속의 역할을 무기화학 관점에서 바라봄으로서 생명현상, 질병등을 규명하고, 나아가 치료법, 대체에너지, 공업적 이용을 연구하는 분야이다.

의약화학: 말 그대로 의약품을 만드는 화학이다. 여기서 말하는 약은 보통 저분자화합물에 국한되고, 백신이나 기타등등 생물적으로 만든 것과는 다르다. 생리적 활성을 지니는 물질(보통 천연물)로부터 비슷한 구조를 가지는 유도체를 합성하여 활성을 증가시킨다거나, 독성을 감소시키거나, 물리화학적 속성을 변화시키거나 하여 약처럼 만드는 것이다! 유기화학적 지식이 기본적으로 필요하고, 리셉터-리간드, 효소-기질 등의 약학, 생화학적 지식이 필요하다.

식품화학: 식품의 조리 또는 가공 과정에서의 변화를 화학적 관점에서 고찰하는 응용 분야. 음식을 만드는 과정은 그 자체가 화학 반응의 향연이라 해도 과언이 아니다. 예를 들어 고깃국을 만들 때 물을 붓기 전에 고기를 먼저 볶아야 하는 이유, 벤조피렌이 최소화되는 공정을 연구하는 것 등에는 모두 각각 마이야르 반응, 완전 연소라는 화학적인 원리가 들어있다. 최근 들어 유행을 타고 있는 분자요리는 이 분야의 발전을 바탕으로 구현이 가능해졌다.

천연물화학: 생물로부터 얻을 수 있는 화합물, 특히 단백질이나 핵산 같은 고분자가 아닌 소규모 분자의 분리와 합성에 관한 화학이다. 이런 화합물에 관한 연구는 그 생리적, 약학적 특성에 주목해서 이루어지는 경우가 많으나, 그냥 복잡한 물질의 구조를 밝혀서 합성해보고자 하는 순수한 도전 정신에 의한 경우도 많다. 생화학은 생명 현상의 화학적 규명이 목표라면, 천연물화학에서는 천연물 분자 자체가 주인공이다.

분자생물학

구조생물학

유전학

5.3. 응용화학

5.3.1. 지구환경화학

대기화학: 대기과학의 화학 분야. 대기의 화학적 조성을 규명하고 대기 중의 화합물이 서로 혹은 지권, 수권, 생물권과 어떻게 상호작용하는가를 연구하는 학문. 화학보다는 지구과학, 대기과학의 하위 분야로 취급된다.

해양화학: 해양학의 화학 분야.

지구화학: 대기나 해양까지 통틀어 지구환경화학이라 칭하기도 하는데, 일반적으로 지구화학이라 부르면 지질학의 화학 분야를 의미한다.

5.3.2. 공업화학

화학공학, 재료공학 등 각종 공학에 쓰이는 화학.

석유화학: 석유화학은 연료가 아니라, 석유의 성분인 탄화수소 등을 합성원료로 해서 각종 유기화합물을 만들어 내는 공업이다. 석유화학공업은 제2차 세계대전 이후 급속히 발전하여, 오늘날 석유는 화학공업의 큰 기둥 중 하나가 되었다. 석유의 전체 소비량에 비하면 합성 원료로서 쓰이는 양은 아직 10% 정도에 지나지 않지만, 해당 분야로 사용되는 석유의 양은 매년 증가하고 있다. 특히 폴리에틸렌(polyethylene)·나일론(nylon) 따위의 플라스틱이나 합성섬유 등 석유를 원료로 하는 분야에서 크게 증가하고 있다.

농업화학: 화학적 방법으로 토양과 환경을 보존하고, 농작물의 건강과 생산성을 향상시키며, 생산물을 일차적으로 처리하는 방법에 관해 연구하는 화학의 한 응용 분야. 토양 분야는 지구화학에서, 생산물 분야는 생화학 분야에서 연구되는 영역들이다.

환경화학/위생화학: 환경과 위생에 대해서 연구하는 화학 분야이다. 공업지구에서 배출된 유해 화학물질, 전염병을 일으키는 생활하수, 인체에 위험한 건축 자재 등의 처리를 연구하는 화학 분야다. 지구화학, 생화학, 공업화학과 관련되어 있다.

에너지화학: 에너지(석탄, 석유등의 탄소기반 에너지를 제외)와 대체에너지, 에너지들의 생성과 변환, 저장 등을 연구하는 화학 분야. 에너지 재료, 에너지 변환 프로세스, 태양 연료, 연료전지, 광합성과 바이오 연료, 슈퍼커패시터 등에 대한 주제를 다룬다.

재료화학: 유용한 성질을 가지는 응집물질, 즉 재료 물질을 발견하고 합성, 처리, 응용하는 화학의 응용 분야이다. 다른 화학 분야에 비해 응집물질의 창발적, 통계적 성질이 많이 주목받는다는 특성이 있다.

기계화학(Mechanochemistry): 기계적인 변형과 화학 반응의 상호 작용을 연구하는 학문. 기계공학과 화학의 접점이다. 마찰이나 압력, 진동, 충격파가 있을 때 일어나는 화학 반응에 대한 연구, 분자 기계에 대한 연구 등을 포함한다. 재료공학 분야와 연관관계가 깊다.

표면화학(계면화학): 고체를 비롯한 응집상의 표면에서 일어나는 화학 반응을 연구하는 분야. 특히 표면과 표면에 흡착된 화학종 간의, 또는 흡착된 화학종 간의 반응을 연구한다. 불균일 촉매 연구, 나노화학 및 대기화학에서 중요한 부분을 차지한다.

고체화학: Solid state chemistry. 금속, 이온성 고체, 분자성 고체같은 무기 고체(inorganic solid)의 구조, 화학-물리적 성질을 다룬다. 화학 결합과 전자 구조간의 관계를 다루며, 결정성(crystalline), 비결정질(amorphous) 고체에서 원자 배열을 다룬다. 학부 3,4학년에서 배운다.

펨토초화학(femtochemistry): 두 개의 아주 짧은 레이저 펄스(펌프, 프로브)를 펨토초 간격으로 내보내 화학 반응을 연구하는 펌프-프로브 분광법을 통해, 마치 동영상을 찍듯이 실시간으로 화학 반응을 기록하고 연구하는 분야. 요새는 아토초(10^-18 초) 단위로도 내려가고 있다.

유기금속화학: 공유결합성이 높은 금속-탄소 결합을 가지는 물질에 관한 학문이다. 유기금속화합물 중에 유기합성 반응 등을 효과적으로 촉매할 수 있는 물질이 여럿 발견되면서 특히 주목을 받은 분야이다. 특히 전통적으로 불가능한 유기화학 반응을 일으킬 수 있다는 점에서 많은 주목을 받았다. 예를 들자면, 벤젠에 친핵성 물질을 붙이는 것이 있다. 좀 더 자세한 반응들을 알고 싶다면 커플링을 참고하면 좋을 것이다.

5.3.3. 나노화학

나노 수준의 길이, 단면적, 부피를 가진 물질을 합성하거나 그런 물질을 화학 반응에 사용하는 법을 연구하는 학문이다. 거시적인 물체와는 달리 나노 수준의 물질에서는 양자역학의 원리에 따라 전기적, 자기적, 광학적으로 특별한 성질이 나타나므로 향후 그 응용 면에서 주목받고 있다.

5.3.4. 천체화학

우주 공간이나 천체의 화학적 구성을 규명하고 또 그곳에서 일어나는 화학 반응을 연구하는 학문이다.

5.3.5. 화학교육학

6. 다른 학문과의 관계

6.1. 수학과 물리학

원래 화학은 물리학과 달리 수학적 기법을 적극적으로 받아들이지 않았다. 물리학은 여러 기체나 액체를 섞어가면서 실험만 했던 고전 화학과 달리 수학을 받아들였는데, 간단한 수식을 만들고, 복잡하게 변화시키는 방식으로 자연을 설명하는데 성공하게 된다. 화학자들은 물리학의 방법론을 받아들였고 화학도 역시 물리학 이론들을 기반으로 연구를 해서 자신만의 새로운 이론을 전개해 나갔다. 현대 화학의 분석 및 합성 기법은 물리학의 영향 아래에 있다.

6.2. 공학에 응용

화학공학, 생명공학, 재료공학이 화학에 기초한다.

재료공학 (평범), 재료공학 (고분자공학), 화학공학 (평범): 물리화학, 유기화학
생명공학: 유기화학, 생화학
재료공학 (금속이나 세라믹스만 다루는 경우): 물리화학, 무기화학

현재는 나노과학분야를 토대로 화학, 화학공학, 재료공학 등의 연구분야가 겹치는 경우가 많다. 특히, 대학원 진학시, 여기에다 화학교육과와 함께, 네 전공이 같은 분야를 연구하기도 한다.

7. 대한민국에서의 화학교육과정

7.1. 초·중등교육

초등학교

3학년 물질의 성질, 물질의 상태
4학년 혼합물의 분리, 물의 상태 변화
5학년 용해와 용액, 산과 염기
6학년 여러 가지 기체, 연소와 소화

중학교

1학년 기체의 성질, 물질의 상태 변화
2학년 물질의 구성, 물질의 특성
3학년 화학 반응의 규칙과 에너지 변화

고등학교

통합과학 中 화학 부분[22]
화학Ⅰ [23]
화학Ⅱ
고급 화학, 화학 실험(과학고, 자사고 전용 교육 과정)[24]
AP 화학(AP(Advanced Placement) Chemistry)[25]
IB 화학(IB(International Baccalaureates) Chemistry)[26]

한국화학올림피아드

7.2. 대학교

자세한 내용은 화학과 문서 참고하십시오.

8. 수험과목으로서의 화학

대학수학능력시험: 과학탐구 영역 화학Ⅰ, 화학Ⅱ
자연계 논술: 화학
검정고시: 과학(필수과목)
편입학(연세대, 고려대, 중앙대, 대부분의 의치한약수): 화학
의치의학교육입문검사: 자연과학Ⅱ
공무원 시험

5급 공개경쟁채용시험 화공직
7급 공개경쟁채용시험 화공직
9급 공개경쟁채용시험 화공직
소방간부후보생 선발시험: 1차 자연계열 자연과학개론, 화학개론
초등교원임용경쟁시험: 교육과정 중 과학
중등교원임용경쟁시험 화학, 화공, 식품가공

변리사: 1차 '자연과학개론'중 일부, 2차 선택과목 '유기화학', '화학반응공학'
Advanced Placement: AP 화학
국제 과학 올림피아드: 국제화학올림피아드, 한국화학올림피아드

8.1. 폐지된 시험

약학대학입문자격시험: 일반화학, 유기화학

9. 화학자

자세한 내용은 화학자 문서 참고하십시오.

10. 학회

11. 특이한 화학 실험들

11.1. 싸이오사이안산 제이수은의 열분해

싸이오사이안산 제이수은의 열분해 장면. 약간 혐오 주의! 서양에서는 파라오의 뱀(Pharaoh's Serpent)이라고 알려져 있다. #

싸이오사이안산 제이수은(Hg(SCN)₂)은 흰 불용성 고체이며, 가열되면 열분해가 된다. 그 과정에서 갈색 덩어리(C₃N₄)가 폭발적으로 생긴다.

2Hg(SCN)₂ → 2HgS + CS₂ + C₃N₄

반응은 여기서 멈추지 않고 CS₂가 연소해서 이산화 탄소(CO₂)와 이산화 황(SO₂)이 생기고, 가열된 C₃N₄는 부분적으로 질소 기체(N₂)와 다이사이안((CN)₂)으로 분해된다. 또, HgS는 주변의 산소와 반응해서 수은 증기와 이산화 황을 내뿜는다.

CS₂ + 3O₂ → CO₂ + 2SO₂
2C₃N₄ → 3(CN)₂ + N₂
HgS + O₂ → Hg + SO₂

이 실험을 할 때는 반드시 밖에서나 퓸 후드 안에서 하자. 여기서 생겨나는 것들은 거의 다 독성이 강하다. SO₂만 해도 독성이 강한데, 다이사이안과 수은은 그냥 청산가리 정도로 맹독이다.

11.2. 과산화수소와 아이오딘화 칼륨의 혼합

과산화수소와 아이오딘화 칼륨의 혼합. 서양에서는 코끼리의 치약(Elephant's Toothpaste) 또는 말의 치약(Horse's Toothpaste)이라고도 한다.
사실 저 실험엔 비눗물도 함께 들어간다. 아이오딘화칼륨은 과산화 수소를 물과 산소로 분해시키는 훌륭한 촉매인데, 그렇게 하여 발생한 산소가 비눗물에 의해 작고 많은 비눗방울에 갇히면서 저런 치약모양이 되는 것이다. 추가 실험으로 저 치약같은 거에 꺼져가는 향불을 넣기도 하는데 당연히 거품 안에는 산소로 가득하니 잘 탄다. 실내에서 실험한다면 반드시 환기를 잘 시켜주자. 산소중독으로 죽는 수가 있다!
여담으로 초등학교 6학년 2학기 과학 3단원 '연소와 소화' 단원의 첫 실험이 이 실험이다.

11.3. 이크로뮴산 암모늄의 가열

이크로뮴산 암모늄[27]의 가열 장면. 화산 폭발처럼 분화하던 것이 좀 진정되는가 싶은 순간 튀어나오는 것은...[28]

11.4. 글루콘산칼슘의 가열

글루콘산 칼슘[29]의 가열 장면.

11.5. 황산과 설탕의 혼합

황산과 설탕의 혼합.
잘 알려진 화학 실험이다. 진한 황산은 탈수성질이 있어, 탄"수화"물에서 물을 제거해 ~~그럼 탄수화 아닌가~~ 탄소만 남게 한다.

11.6. 갈륨 숟가락 녹이기

갈륨으로 만든 숟가락이 따뜻한 물에 녹는 모습.
잘 알려진 화학 실험이다. 갈륨은 녹는점이 약 29.7℃ 정도로, 금속치고는 매우 낮다.[30] 그 때문에 끓는 물에서 녹는 것.
하지만, 신기하다고 만지지는 말자. 오래 만지면 피부가 어두운 색으로 변색될 수도 있다.

11.7. 리튬의 연소

리튬이 연소하는 모습을 느린 화면으로 촬영한 것.

더 격렬한 반응을 볼 수도 있다.

리튬이 알칼리 금속이라 매우 반응성이 높기에 금속이 연소하는 모습을 볼 수 있는 것이다.
특히, 칼륨, 칼슘, 나트륨, 루비듐, 세슘, 바륨 등의 1~2족 금속을 물에 넣으면 불이 붙는 것을 넘어 폭발하기도 한다.

11.8. 글리신과 질산염의 혼합

12. 각종 오해와 통념들

이 문단은

물은 전기가 잘 통한다.

다소 미묘한 문제인데, 증류수와 같은 순수한 물에는 전기가 거의 통하지 않는다. 순수한 H₂O도 자체 이온화로 인하여 이온을 가져 전기가 통하기는 하지만, 그 수가 매우 적어 흔히 생각하는 것처럼 잘 통하지는 않으며 거의 절연체에 가깝다. 그러나 실용적인 측면에서는 물은 전기가 잘 통한다고 봐도 무방한데, 이는 특별히 만들어진 증류수를 제외한 대부분의 물은 전해질을 포함하고 있어서 이온이 전기를 전달하기 때문이다.[31]

MSG는 몸에 해롭다.

전형적인 오류. 그리고 애초에 MSG의 화학식부터 아미노산에 나트륨 이온 하나만 달아놓은 것이며, 몇십년 전부터 안정성이 검증되었다. 오히려 반수치사량은 소금보다 높아서 소금을 퍼먹는 사람과 MSG를 퍼먹는 사람중에 소금을 퍼먹는 사람이 더 먼저 죽는다. 물론 MSG, 소금 모두 나트륨이 함유되어 있어 소량 섭취는 몸에 좋을지 몰라도 주기적인 과다섭취는 고혈압을 비롯한 성인병의 근원이 된다.

카제인나트륨은 몸에 해롭다. / 프림은 몸에 해롭다.

광고에서 "화학 합성품인 카제인나트륨을 뺐다"고 했지 "카제인나트륨이 몸에 해롭다"거나 "카제인나트륨은 우유(카제인) 보다 안좋다"라는 말은 한마디도 없다. 쓸데없는 데 돈낭비 하지 말고 맛있는 커피를 먹자. 프림 문서 참조.

아스파탐은 체내에서 전혀 흡수되지 않는 제로 칼로리 감미료다.

그렇지 않다. 실제로는 아미노산이기 때문에 당과 같이 그램당 4칼로리의 열량을 낼 수 있다. 체내에 흡수되지 않는 감미료는 아스파탐이 아니라 사카린.

그렇다면, 아스파탐도 따지고 보면 살찌는 '나쁜' 감미료니까 먹지 말아야 한다!

건강 관련 블로그에 종종 올라오는 이런 류의 주장은 바로 위의 오해를 반박하다가 나오곤 하는데, 아스파탐은 설탕의 200배의 단맛을 내기 때문에 설탕의 1/200만 첨가해도 충분하다는 사실을 쏙 빼놓고 있다. 아무튼 흔히 판매되는 "제로 칼로리 음료" 가 정말로 제로 칼로리는 아니지만, 제로에 거의 가까운 칼로리를 내므로 다이어터의 입장에서 크게 의미가 다를 것은 없으니 안심해도 좋다.

은수저를 음식에 댔을 때 색이 검게 변하면 그 음식에 독이 있다는 뜻이다.

은은 황에 반응해서 검게 변하는데, 과거에는 황이 포함된 독극물을 많이 사용하여 실용성이 있었지만 사실은 오히려 은수저에 반응하지 않는 독 성분이 훨씬 더 많다. 질산이나 황산, 오존과 같은 몇몇 물질에만 은이 반응한다. 심지어는 독 성분이 없는 그냥 계란에 은수저를 갖다대도 계란에 있는 황 때문에 은수저의 색이 변한다.

행사 때 나오는 하얀 연기는 드라이아이스가 승화한 이산화탄소이다. 그러므로 인체에 해롭다.

드라이아이스가 주위의 공기를 얼려서 수증기로 응결되어 나오는 것이므로 그냥 무해한 물이다. 더구나 기체 이산화탄소는 공기보다 무거워 잘 안날아가며 공기처럼 투명하다.

드라이아이스를 맨손으로 만지면 동상을 입는다.

동상이 아니라 화상을 입는다. 학습만화 등지에서 느낌으로는 화상 같지만 실제로는 동상에 걸리는 거라고 말하면서 화상을 입는다는 것이 잘못된 상식이라고 알려져 있지만 드라이아이스가 입히는 동상은 '동결손상'이라고 해서, 일반적으로 우리가 생각하는 동상, 즉 '한랭손상'과는 다르다. 느낌만 화상인 게 아니라 치료도 화상과 같은 방식으로 하기 때문에 화상이라 불러도 틀린 게 아니다.

백금 = 화이트 골드다.

원소기호 Pt의 플래티넘으로, 금(Au)과는 전혀 다른 물질이다. 화이트 골드는 금으로 만드는 합금이다.

소금과 염화 나트륨(NaCl)은 정확히 같다.

그렇지 않다. 소금에는 염화 나트륨 외에도 각종 미네랄 등이 포함되어 있으며, 이러한 미네랄 덕에 미량원소의 섭취 및 음식의 간을 다양하게 내기에 훨씬 유리하다고 보는 사람들도 있다. 그래서 죽염 등으로 알 수 있듯이 정제법과 원산지에 따라 소금의 질이 다르고, 간장 등의 장류까지 확장해서 보면 염분의 섭취 방식은 더 많다.

참고로 영어로 말할 때도 주의해야 하는데, 영어로 소금을 뜻하는 'salt'는 화학에서는 모든 이온 결합물(Ionic compound)의 통칭, 즉 염을 뜻하는 단어로 쓰이기 때문이다.[32] 물론 염화 나트륨 자체가 이온 결합물의 일종이기는 하지만, salt라 한다고 해서 꼭 염화 나트륨만을 뜻하는 것이 아니라는 점은 기억하자. 그래서 미국 화학계에서는 염화 나트륨을 부를 때 salt라 하지 않고 분자식 그대로 NaCl이라고 읽거나 table salt (식용 소금)이라고 명확하게 표현한다. 엄밀히 말하자면 사이안화 이온과 소듐 이온이 결합한 사이안화 소듐도 화학에서 말하는 salt 중 하나인데, 이 녀석은 조금만 섭취해도 황천길로 가는 독극물이다.[33]

라면을 끓일 때 스프를 먼저 넣으면 끓는점이 올라가기 때문에 더 맛있다.

라면 스프 좀 넣었다고 물의 끓는점이 의미있는 수준으로 올라가지는 않는다. 면을 먼저 넣었을 때와 스프를 먼저 넣었을 때의 차이는 극히 미미하기 때문에 심리적 영향일 가능성이 더 높다. 스프를 잘못 먼저 넣으면 거품현상으로 인해 뜨거운 물이 순간적으로 넘칠 수 있기 때문에 주의해야 한다.

모든 원소는 주기성을 따르며 주기율표상의 위치만으로 성질을 정확히 예측할 수 있다.

6주기 원소 이후부터는 상대론적 효과로 인해 주기성을 깨는 원소가 발생한다. 주기율표상의 위치로만 보면 수은은 고체여야겠으나, 상대론적 효과의 영향으로 상온에서 액체이다. 특히 7주기의 초악티늄족에서는 상대론적 효과가 더 크게 작용하여 멘델레예프의 방식대로는 원소의 성질을 정확히 예측할 수 없을 것으로 보인다.

모든 할로젠 원소는 비금속이다.

금속성을 가지는 할로젠 원소는 모두 강력한 방사능으로 인해 관측이 어렵기 때문에 생긴 오해이다. 아스타틴과 테네신은 할로젠인 동시에 금속의 성질을 가질 것으로 예측되고 있다. 그나마 외관이 금속와 비슷하면서 안정한 동위원소가 존재하는 아이오딘의 경우 사진을 보면 금속와 유사하긴 하다.

화학물질 중 사람이 손으로만 만져도 사망에 이를 수 있는 독극물이 존재한다.

화학물질 중에는 독극물도 상당히 많지만 대부분의 독극물은 흡입하거나 삼키면서 일정량 이상이 몸에 들어갈 경우에만 위험하고 피부를 통해 흡수되지는 않는다. 물론 피부를 통해 흡수되어 맹독성을 발휘하는 독극물도 실제로 있다. 가장 대표적인 예가 신경제 중 하나인 VX와 유기 수은 화합물 중 하나인 다이메틸 수은이다. 이미 과거에 뉴스에서도 언급된 악명 높은 녀석들이다.

13. 관련 어록

어떻게 보더라도, 화학자들의 공로로 우리 문명의 수준이 높아졌고, 나라의 생산 역량이 증대된 것은 사실이다.
캘빈 쿨리지, 1924년 4월 미국화학회를 대상으로 한 연설에서

화학의 목적은 시대에 따라 크게 변하였다. 한때 화학은 생명의 이론으로 불렸으며, 다른 때는 야금술의 한 분야였다; 그리고 한때는 연소에 관한 학문이었으며, 또 다른 때에는 의학의 조수였고, 한때는 원소라는 한 단어를 정의하기 위한 시도였으며, 다른 때에는 모든 현상에 대한 불변의 기초를 찾기 위한 탐구였다. 화학은 때로는 수공예로, 때로는 철학으로, 때로는 신비로, 그리고 때로는 과학으로 나타났다.
패티슨 뮤어, A History of Chemical Theories and Laws(1906)

화학을 처음 배우는 학생은 흔히 화학을 무식하게 암기해야 하는 단절된 사실의 단순한 집합으로 치부하곤 한다. 전혀! 제대로 살펴보기만 한다면 모든 것이 서로 잘 들어맞고 말이 될 것이다. 물론, 제대로 하는 법을 배우는 게 늘 쉽지만은 않다.[34]
아이작 아시모프 [35], <From Earth to Heaven(1966)>

화학은 물질의 학문이지, 그러나 나는 이것을 변화의 학문이라고 보고 싶구나.
하이젠버그(2013)

14. 관련 문서

화학 물질이나 화학 개념에 관한 내용은 화학 관련 정보 문서를 참고.

국제 순수 및 응용화학연맹 (IUPAC)
노벨화학상
미국화학회 (ACS)
공학

화학공학 - 공업화학이나 반응기설계/반응속도론 등 응용화학과 연관된 분야가 있다. 다만, 모든 화학공학 분야들이 화학과 관계가 있는건 아니다. 특히 화공과 학부 수준에서는 공업화학이나 촉매 응용분야 등 응용화학 분야보단 열역학과 유체역학, 열전달, 물질전달, 그리고 필연적으로 마스터하게 되는 수치해석 등 응용물리학을 더 중요하게 다룬다.
재료공학 - 재료공학은 금속학과 무기재료공학(반도체, 순수무기재료) 및 고분자공학(고분자화학,물리 및 생체재료)의 통합적 학문이어서 어느 분야를 택하냐에 따라 응용화학이 될 수도, 반대로 기계과만큼이나 화학과 더 관련이 없을 수도 있다. 특히 금속학을 택하면 열역학과 결정학, 또는 고체역학을, 반도체재료를 택하면 양자물리, 전자기학, 고체물리학을 하게 되어서 완전히 응용물리로 빠지게 된다. '재료화학'이라는 화학의 하위 분야도 있지만 이 분야는 딱히 전공으로 분리되어 있지 않고 대학원 수준에서 화학과 화공과 재료과에 애매하게 걸쳐서 연구가 진행되는 분분야다.1
생명공학

일반화학
화학반응식

14.1. 둘러보기 틀

물리화학 Physical Chemistry
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[1] 사실 화학은 과학 중 실험이 가장 발달된 학문이기는 하다.[2] 일부 분야에서는 여전히 전통적인 의미의 화학 실험이 이루어지긴 하지만 현재 발명 단계에서 약품을 뒤섞으며 실험하던 시기는 대략 20세기 초반에 끝났다. 특히나 전기화학과 같이 여전히 시뮬레이션이 부정확한 분야에서는 실험만큼 중요한 분야가 없을 만큼. 20세기부터 컴퓨터와 전자장비의 급격한 발달로 화학 연구 과정은 기기분석과 레이저 분석, 컴퓨터 시뮬레이션으로 바뀌었다. 노벨화학상 수상자 중 화학물질 분석 프로그램을 만든 사람이 나올 정도다.[3] 통합과학 한정으로는 그렇긴 하다. 화학I에서도 원자 및 화학 결합 단원은 암기 성향이 강하다.[4] 특히 화학Ⅱ는 수능이든 내신이든 계산이 많기로 유명하다. 기체, 용액, 엔탈피, 화학 평형, 반응 속도 등등.[5] 이걸 단적으로 보여주는 예시가 바로 미국의 고등학교 대학 선행 과정(AP)의 일부인 AP 화학이다.(한국의 화학Ⅱ 그 이상의 수준에 해당한다.) AP 화학 시험에서는 주기율표와 원소 기호가 모두 제공되며, 심지어 일부 중요 공식이나 상수가 적힌 종이도 기본적으로 주어진다. 그 대신 출제되는 문제들은 일반적인 암기 문제는 코빼기도 안 보이고 거의 전부가 수학적인 계산 문제이다.[6] 대표적으로 양자수, 오비탈.[7] 산화 환원을 응용하는 부분. 전기 분해 및 화학 전지가 있다.[8] 물론 교과목의 명칭 이외의 용법에서는 科学를 그대로 사용한다. 가령, '사회과학' 같은 경우도 社会科学라고 하지, 社会理科라고는 하지 않는다.[9] 편집부. (1932). 과학술어와 우리말. 한글, 1(4), 177-184.[10] 예컨대 증류기라든가..[11] 흡광도, 반응성, 전하, 전도도, 형광, 끓는점/녹는점, 용해도, 분자간 힘, 분자의 크기와 모양, 분자의 무게, 전자 밀도와 결정 구조...[12] 현대기기분석이 다루는 분석 범위는 실로 미세해서, 현대의 최첨단 질량분석기들은 attomole~zeptomole 수준의 미량을 감지할 수 있다. 이쯤되면 거의 분자를 하나하나 세는 수준.[13] 원하는 분자만을 선택적으로 모으는 건 해당 분자를 뭔가에 쓰기 위한 필수 단계[14] 물질의 분석 및 실험에 필요한 과정을 수행할 수 있는 초소형 마이크로프로세서.[15] 기기분석같은 수업을 듣다보면 어느새 회로를 짜고 있는 자신을 발견할 수 있다...[16] 예를 들자면 염화 수소의 결합길이가 알고 싶다면 회전에 필요한 에너지를 가한다.[17] 흑연이나 다이아몬드, 그래핀[18] 입체이성질체를 선택적으로 합성하는 비대칭합성의 필수요소이다.[19] 물론 학과에 따라 분량은 다를 수 있다. 유기화학에서 배우는 경우도 있다.[20] 펩타이드와 같은 생체 화합물이라고 해도 그것이 생체 내에서 가지는 화학적 성질에 관한 게 아니면 유기화학으로 쳐주는 경우가 많으며, 또 약물, 영양소, 독극물과 같은 비교적 인공적인 화합물도 그 생리적 활성에 관해서는 생화학에서 연구한다.[21] 실제로 많은 연구기관에서 생물화학과(Biological Chemistry)는 생명과학부에 소속되어 있고, 화학생물학(Chemical Biology)은 화학부에 소속되어 있는 편.[22] 물/화/지, 화/생은 합쳐져 있어 딱히 어디라고 말할 수 없다(...)[23] 2010학년도 고등학교 입학생까지 적용되었던 7차 화학Ⅰ은 대부분의 대학교 화학과 학부생들과 화학 인강 강사들은 이걸 기술가정 II로 취급하지 절대 화학으로 인정하지 않았다. 이후 교육과정이 개편되면서 '이제서야 화학의 본 모습을 갖추었다'라는 평.[24] 참고로 고급화학 앞 장을 펴보면 '고교와 대학일반화학과정 중간사이...'라고 다루는 범위 및 난이도를 적어놓았는데,,, 막상 보면 대학교 일반화학보다 더 어렵다. 일반화학 문제를 눈으로 풀 정도라도 고급화학 문제는 손으로도 못푼다. 하지만 과고에 입학하고 책만 받지 펴보는 일은 없기 때문에 큰 주목을 못 받는다. 화학 실험은 그래도 보고서를 써야 하기 때문에 자주 보게 되지만...[25] 대학교 화학 과정을 미리 배운다지만, 난이도는 대한민국 교육과정의 화학Ⅱ보다 쉽거나 비슷한 수준. 다만 원자오비탈이 아닌 분자오비탈을 다루게 되면 얘기가 약간이나마 달라진다. 그러나 2015년 이후 AP 화학이 개편되면서 galvanic cell 등 어려운 내용이 다소 추가되었다. 그래도 5점 받기는 쉬운 편.[26] 이쪽도 AP 화학과 비슷하게 대학교 과정을 미리 배운다고들 한다. 그러나 AP 화학과는 난이도 차이가 상당한 편. IB HL 화학은 한국 교과과정에서는 잘 다루지 않는 부분까지 짚고 넘어가며 option 과정에서는 본격적으로 대학교 화학이 나온다.[27] (NH₄)₂Cr₂O₇. 과거에는 중크롬산 암모늄이라고 불렸다.[28] 사실 저 촉수같은 것은 위의 티오시안산 제이수은실험과 같은 것이다.[29] Ca(C₆H₁₁O₇)₂. 칼슘 보충용 영양제로 쓰인다.[30] 녹는점이 가장 낮은 금속은 아니다. 미묘하게 더 낮은 세슘이 있으며, 수은은 아예 상온에서 액체이다(영하 40도쯤 가야 고체가 된다).[31] 일반적으로 포함된 전해질은 소금(염화 소듐)이다.[32] 그래서 영어로는 CaCl₂이나 KOH도 salt라고 부른다.[33] 원래 사이안화 이온 자체가 독성으로 악명 높다. 사이안화 소듐과 비슷한 사이안화물의 예시로는 청산가리로 알려져 있는 사이안화 포타슘이다.[34] 이 구절에 공감한다면 당신은 진정한 화학자의 길을 걷고 있는 것이다.[35] 참고로 작가이자 생화학자였다.