化学探秘
物质
大千世界都是由物质组成的。从人们日常所需的生活用品，到人们赖以进行生产的生产资料；从大自然的树木、花草、鸟兽，到岩石、高山、大海，从地球上的万物到茫茫宇宙中的太阳、月亮和星球……都是物质。
这形形色色的物质，都是由一种被称为分子的微粒构成的。例如水是由水分子构成；氧由氧气分子构成。假如杯子里的水全由水分子组成，那么称这种水为纯净物。实际上，天然水中常常溶解有少量的各种盐类，还有病菌和其他杂质。天然水中还含有其他物质的分子，所以是不纯净的。这种由不同种分子组成的物质，称为混合物。混合物没有固定的组成，也没有一定性质。在我们周围存在的绝大多数天然物质都是复杂的混合物，像泥土、花岗石、海水等。
纯净物质当中，有的是由同种元素组成，再也不能发生分解反应，这种物质称为单质。如果是几种不同元素化合而成的物质，称为化合物，它们在一定条件下，能够发生分解反应。如水在电流的作用下，可以分解出氢气和氧气。我们说水是化合物，氢气和氧气都是单质，单质又可以分为金属和非金属两大类。氢气和氧气是非金属；金、银、铜、铁、铝等是金属。
物质的变化
自然界的物质时时刻刻都在发生变化。自人类学会创造和使用工具之后，自然界的变化就更迅速更广泛了。现在我们使用的每样东西，几乎都是从无用或不大有用的原始状态，转变成外观完全不同而又颇为有用的状态。桌子是用木材做的；茶杯是用瓷土烧制的；纸张是用竹、木、麻、草造的……
自然界中物质所发生的这种种变化，在化学家眼里，可以分成两类。一类是在变化时，物质的组成、性质、特征都改变的，称为化学变化。例如，绿叶变黄：氧和氢化合成水；铁生锈；铜在硝酸中溶解；汽油在汽车发动机内燃烧；由铁矿石炼铁：氨分解为氢和氮等。另一类是在变化中不产生新的物质，仅仅改变它的物理性质的，称为物理变化。例如空气中的水蒸气凝结成雨、雪、冰雹；海水结晶出食盐；将木材变成家具；铁熔化等。
每个化学变化都产生一种（或一种以上的）新物质，有些是我们需要的，有些是我们不需要的，甚至是有害的。例如，从矿石提炼金属，各种金属可以再加工成金属制品；从原油裂解得到各种烯烃有机物，再通过各种化学反应，可以制成塑料、合成纤维、药物和合成橡胶等成千上万种化学制品，极大地丰富了我们的生活。
但是，每一次化学变化带来的副作用，也是令人担忧的，特别是人们关心的环境污染。例如，煤的燃烧产生二氧化碳、二氧化硫，汽油的燃烧产生一氧化碳、氮氧化物，进入大气。还有农药的残留物，肥料流失到江河，家庭垃圾，工业的废弃物等堆积如山。由此可见，人类在应用化学变化为自己造福的同时，隐藏着祸害的根源。不过，化学的研究可以更多更有效地控制化学变化，多产有利于人类的财富，减少有害的副产物或废物。
分子
把一滴红墨水滴在一杯水中，可以看到红颜色不断向四周扩散，很快整杯水变成淡红色；晾着的湿衣服不久就干了；放在衣箱中的“卫生球”，是一种叫“萘”的物质做成的，它会逐渐变小，而箱中的衣物都有它的气味。这些现象都是分子运动的结果。原来，水、萘等物质，都是由很小很小的分子组成的，分子是保持物质性质的最小单位，所以又称它为最小的物质。
自然界中的水，无论是海水、河水、井水，还是雨水，都是由相同的水分子聚集而成的。冰雪则是固态的水，它是由水分子按一定规律排列而形成的。水分子很小很小，喝一瓶汽水，大约要喝进8亿亿亿个水分子。单个的水分子，就是一般的显微镜也观察不到。
分子永远处在不停的运动中。红墨水中含有红色的染料，这种染料的分子在水中自由扩散，于是水杯中的水都成为红色的了。湿衣服上的液态水分子扩散到了空气中，衣服就干了，这种现象叫蒸发。固体卫生球的萘分子也能一个个飞入空气中，这种现象叫“升华”。萘的升华，使卫生球越来越小，而萘分子充满了衣箱各个角落，使蛀虫无处藏身。
鼻子能够闻到气味，也是由于物质的分子接触到鼻中的神经细胞。各种不同的分子对嗅觉神经的刺激不同，感觉到的气味也不同。警犬在执行任务时，就是用鼻子不断捕捉罪犯遗留下来的某些分子而追踪罪犯的。有些昆虫能分泌特殊的物质，这些物质的分子随风飘散，在几十里外的同类昆虫用触角收集到这种分子，就会赶来相聚，真比拍电报还灵。
原子
把一粒砂糖分成两半，每一半仍是砂糖；再分成两半，也还是砂糖。经过多次分割，砂糖粒越分越小，但它总是甜的，其他性质也不变。如果不断分割下去，有没有一个限度呢？这是一个古老的难题。古希腊和古代中国都有两种不同意见的争论。一种认为物质可以无限地分割下去，另一种则相反。两种意见谁也无法说服对方。两千多年后，由于科学家提出了分子和原子概念，这个问题才在一定程度上获得了解决。把一粒砂糖不断地分割，当分割到某种程度时，就不能再分了。如果再继续分下去，得到的就不再是糖，这个极限就是分子。分子若再分割，就是原子，它没有原来物质所具有的性质。
如果把一个水分子再分开，可以分为叫做原子的两部分，两个相同的小原子是氢原子，一个大的原子是氧原子。一个水分子就是由两个氢原子和一个氧原子结合起来的。氧原子和氢原子是比水分子更小的微粒。世界上的物质有几百万种，分子也就有几百万种。但组成各种分子的原子的种类并不多，绝大多数物质都是由十几种主要原子组成的。例如，水分子中有氧原子，空气中的氧气分子中有氧原子，二氧化碳气体的分子中也有氧原子。氧原子和其他原子相结合就形成不同的分子。我们把水、氧气、二氧化碳以及所有物质中含的氧原子合起来叫做氧元素。世界上数百万种物质的分子，就是由100多种元素组成的，而主要是由十几种元素组成的。原子就是保持元素性质的最小微粒，也是化学变化中的最小微粒。
原子结构
俗话说，麻雀虽小，五脏俱全。原子虽然非常小，但内部的构造却很复杂。
我们知道，太阳系的中心是太阳，太阳周围的大小行星在围绕太阳不断运动。原子好像一个太阳系，它的中心，是原子核，在原子核周围，有一定数目的带负电的电子在不断运动。原子核的体积很小，假如把一个原子放大到篮球那么大，原子核也比针尖还小，但是原子核却集中了差不多整个原子的质量。氢原子核是最小的原子核，它的质量是电子质量的1836倍。
原子核体积虽小，仍是一个复杂的集体，它由两种更小的微粒组成，这两种微粒是质子和中子。质子和中子的质量相同，质子带正电，中子不带电。不同类原子核中含有不同数目的质子和中子。
氢原子的原子核是最小的原子核，仅由一个质子组成，在氢原子核中没有中子。惰性气体氦的原子核是由两个质子和两个中子组成。氧原子核是由8个质子和8个中子组成的。
一个原子核中所含质子的数目，叫做核电荷数。核电荷数相同的同一类原子称为一种元素。自然界的各种元素，按它们的核电荷数排列，核电荷数为几就称作第几号元素。例如氢是第一号元素，氦是第二号元素，氧是第八号元素，等等。
氧原子的核电荷数是8，在原子核外运动的电子也是8个，带正电的原子核和带负电的电子相互吸引，形成了原子。原子核的正电荷和电子的负电荷相等，所以整个原子是不带电的。在化学反应中，原子核不发生变化，只是核外的部分电子发生变化。
元素符号
朋友见面握手，表示友好。这是全世界通用的一种“符号”。同人类表示友好有“符号”一样，化学也有自己的符号，它是化学世界的共同语言。我们初次接触化学，内容复杂，术语繁多，让人理不出个头绪。有了化学符号，掌握其中的规律，化学就变得有章可循，学习就容易了。
在古代，全世界是没有统一的化学符号的。那时候的炼金家们，各人用自己的符号来表示化学物质。例如用中间有一点的圆代表金，圆圈中有一横的代表盐，圆圈中有一竖的代表硝石，用十字架代表醋等。随着化学的发展，发现的化学物质增多了，用以表示物质的符号也就越来越多。甚至同种物质，也有几十乃至上百个符号。这严重地阻碍了化学的发展。
1860年，世界上制订了统一的化学元素符号，使各国科学工作者之间有共同的、统一的化学语言。
一个元素的化学符号，好像英语中的字母。英语共有26个字母，而化学元素符号目前有百余个。不过，元素符号由一个或两个以上字母构成，第一个字母大写，第二个字母起小写。元素符号有三个意义：一是代表一种元素：二是代表这个元素的一个原子；三是代表一摩尔原子的该元素。例如，化学符号Ca代表元素钙、一个钙原子或者代表一摩尔钙原子。
化学元素符号，用这个元素的拉丁文开头字母表示。有些化学元素的拉丁文开头字母是相同的，就在开头字母旁边写一个小写字母，这个小写字母，是这个元素拉丁文名的第二个字母，如铁写作Fe，铜写作Cu。如果元素的拉丁文名第一、第二个字母均相同，那么就用这个元素拉丁文名的第三个字母作为小写字母。例如砷、银、氩三种元素的拉丁文名，第一、第二个字母都是“ar”，它们的符号分别写作As、Ag、Ar。
元素周期表
如果把化学元素比作建筑材料，那么元素周期表就是用这些材料建成的“化学大厦”。“化学大厦”的设计师是俄国彼得堡大学35岁的教授门捷列夫。在此之前，化学家们只知道有63种元素。不同元素间相互化合，可以组成成千上万种化合物。有的是盐，有的是酸，有的是碱，有的是氧化物：有的闪闪发亮，有的暗淡无光；有的气味强烈，有的无色无味；有的硬，有的软；有的苦，有的甜……这许多千差万别的物质，是由数目不多的元素组成的。
那么，这许多元素是不是没有一点规律性呢？当时有许多化学家研究这个问题，可是没有取得满意的结果。1869年，门捷列夫发现各种元素的原子量可以相差很大，而不同元素的原子价变动范围却较小，而且有许多元素有相同的原子价。同价元素的性质又非常相似，所有的+1价元素都是金属；+7价都是非金属，+4价元素的性质则在金属和非金属之间……通过这种比较，门捷列夫发现，元素的性质随着原子量的递增呈现周期性变化的规律，他终于发现了周期律。并根据这个周期律，制作了一个化学元素周期表。
现今的元素周期表，是把已知的109种元素，按照原子序数排成的表。这好像是一座“化学大厦”，每个房间里住着一位“元素”客人。我们从“化学大厦”的构造和安排中，可以了解各种元素的原子结构同金属性、非金属性和化合价之间的关系，成为我们步入化学大门和进一步探索化学奥秘的重要工具。因此恩格斯说：“门捷列夫完成了科学上的一个勋业”。
新元素
尽管地球上的万物形态各异，但都是由元素组成的。到目前为止，人类已经发现了112种元素，我们还会发现新的元素吗？
元素的发现史曲折而漫长。自18世纪下半叶氧元素被发现及化学家终于认识到物质的最基本成分是元素以来，寻找元素的工作就没有停止过。起初，化学家们主要是通过将已知的物质进行分解的办法来寻找元素。他们通过对各种物质进行实验，找到了包括氧、氢、氮等在内的许多种元素。但是由于受当时化学实验条件及实验技术的限制，曾使化学家们寻找新元素的工作处于一种停滞的状态。此时物理学家们为化学家们带来了物理学的新技术和新方法，并同化学家们一道开始了新元素的寻找工作。19世纪英国的化学家戴维，利用给苛性钾通电的方法发现了钾。1860年德国化学家本生，利用分光镜，采用光谱分析术，发现了铯，接着他又发现了铷。利用此法，英国科学家克鲁克斯发现了铊、德国物理学家赖赫和李希特发现了铟等。随着越来越多的新元素被发现，一些化学家开始探究这些元素之间的内在联系。1869年俄国化学家门捷列夫根据不同元素之间的一些内在的联系制作出了元素周期表。他将每一种元素都编了号。他不仅将当时所知的60种元素排在表中，而且根据元素性质的变化规律，大胆的预测了一些未知元素，并在表中给它们留出了位置。这张表为寻找新的元素带来了极大的方便。
进入20世纪以来，人们开始采用在实验室制造新元素的方法，并获得了成功。如在实验室制成了钫、砹、钜、钚、镅等。新的元素是否能够不断的被发现、被制造出来呢？自93号元素开始，所有的元素都是人造的。它们有一个特点，就是在放置的过程中会发生转化，变为别的元素。有的元素甚至只能存在一百亿分之一秒。所以新元素的发现将越来越困难。但是随着科学技术的进步，新元素的被发现仍然是可能的。
分子式
化学家已发现109种元素，这些元素的原子，以不同的方式结合就产生各种各样的分子。世上万物都是由这些分子组成的。例如，水是由水分子组成，水分子是由一个氧原子和二个氢原子组成。如果用文字来表达物质的组成，不但非常麻烦，而且各国文字不同，很难统一。自从有了化学分子式，世界上就有了统一的化学词汇，如水用H2O表示，就简单多了。
这种化学王国的统一词汇，是许多年研究的成果。现在，我们可以方便地书写物质的分子式了。单质的分子式，是在组成这种单质的元素符号右下角标上原子的个数。如氮气——N2，氧气——O2，铜——Cu。
假如是化合物，只要事先知道组成这个化合物一个分子中各原子的个数，然后依据正价原子在前，负价原子在后的原则，分别标上数字即可。如，水分子为H2O，生石灰为CaO，盐酸为HCL。
有了物质的分子式，成千上万种物质，都可以简洁明了地表示出来，而且全世界通用，学习也更方便了。
化学方程式
化学家用元素符号代表元素，用元素符号的组合——分子式代表各种各样的物质。我们把元素符号和分子式，分别比作英语中的字母和词汇。这比较清晰地表达了元素符号和分子式之间的关系。化学家正是依照这种思想，把分子式用适当的符号（如+，=）联结而成的句子来表示物质间的化学反应，这好像用词汇组成的语句一样。这样的句子，化学家称之为化学方程式。
例如，水分解成氢气和氧气的反应，可用下述的化学方程式来表达：
