Hoá học nghiên cứu gì

Mọi vật thể quanh ta (cái bàn, cốc nước, chiếc điện thoại) được tạo nên từ chất. Mỗi chất có thành phần, cấu tạo và tính chất riêng: nước, muối ăn, sắt, khí oxygen… Hoá học nghiên cứu:

• chất: thành phần, cấu tạo, tính chất vật lí và tính chất hoá học;
• sự biến đổi của chất và các quy luật của sự biến đổi đó;
• ứng dụng của chất và sự biến đổi chất vào đời sống, sản xuất.

Mỗi phân tử là một nhóm nguyên tử liên kết với nhau theo một hình dạng xác định. Hình dạng đó quyết định nhiều tính chất của chất, nên hoá học luôn nhìn chất ở hai mức: cái ta thấy được (màu, mùi, trạng thái) và cái ta không thấy (các hạt nhỏ xếp thế nào).

Câu hỏi duy nhất để phân loại: sau biến đổi, có chất mới không?

Dấu hiệu gợi ý có phản ứng hoá học (chưa chắc chắn nếu đứng một mình, cần nghĩ đến chất mới):

Trong phản ứng hoá học, nguyên tử được bảo toàn: số nguyên tử mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau, nên tổng khối lượng không đổi. Ví dụ đốt khí hydrogen trong oxygen: hai phân tử $\mathrm{H_2}$ kết hợp một phân tử $\mathrm{O_2}$ thành hai phân tử nước:

$$2\,\mathrm{H_2} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\,\mathrm{H_2O}$$

Vế trái có 4 nguyên tử H và 2 nguyên tử O, vế phải cũng vậy.

Nhà hoá học (và học sinh) tìm hiểu thế giới chất theo chu trình lặp lại:

1. Quan sát hiện tượng, nêu câu hỏi (vì sao đinh sắt gỉ, gỉ nhanh hơn khi nào?).
2. Đặt giả thuyết (có thể do nước, do oxygen trong không khí).
3. Thí nghiệm kiểm chứng: thay đổi một yếu tố, giữ các yếu tố khác, ghi lại kết quả.
4. Phân tích số liệu, rút ra kết luận; nếu chưa khớp thì đổi giả thuyết, làm lại.
5. Báo cáo và vận dụng.

Ngoài thí nghiệm, hoá học còn dùng mô hình (mô hình phân tử bóng–que, như trên) và tính toán để dự đoán trước khi làm.

Hoá học cũng có mặt trái nếu dùng sai (phân bón dư gây ô nhiễm nước, rác nhựa). Vì vậy học hoá còn là học cách dùng hoá chất đúng và có trách nhiệm.