化學是自然科學的一種，在分子、原子層次上研究物質的組成、性質、結構與變化規律；創造新物質的科學。世界由物質組成，化學則是人類用以認識和改造物質世界的主要方法和手段之一。它是一門歷史悠久而又富有活力的學科，它的成就是社會文明的重要標誌，化學中存在着化學變化和物理變化兩種變化形式。
化學定義
“化學”一詞，若單是從字面解釋就是“變化的科學”。化學如同物理一樣皆爲自然科學的基礎科學。化學是一門以實驗爲基礎的自然科學。門捷列夫提出的化學元素週期表大大促進了化學的發展。如今很多人稱化學爲“中心科學”，因爲化學爲部分科學學科的核心，如材料科學、納米科技、生物化學等。化學是在原子層次上研究物質的組成、結構、性質、及變化規律的自然科學，這也是化學變化的核心基礎。現代化學下有五個二級學科：無機化學、有機化學、物理化學、分析化學與高分子化學。
化學特點
化學是重要的基礎科學之一，是一門以實驗爲基礎的學科，在與物理學、生物學、地理學、天文學等學科的相互滲透中，得到了迅速的發展，也推動了其他學科和技術的發展。例如，核酸化學的研究成果使今天的生物學從細胞水平提高到分子水平，建立了分子生物學。
研究對象
化學對我們認識和利用物質具有重要的作用。宇宙是由物質組成的，化學則是人類認識和改造物質世界的主要方法和手段之一，它是一門歷史悠久而又富有活力的學科，與人類進步和社會發展的關係非常密切，它的成就是社會文明的重要標誌。
從開始用火的原始社會，到使用各種人造物質的現代社會，人類都在享用化學成果。人類的生活能夠不斷提高和改善，化學的貢獻在其中起了重要的作用。
研究方法
對各種星體的化學成分的分析，得出了元素分佈的規律，發現了星際空間有簡單化合物的存在，爲天體演化和現代宇宙學提供了實驗數據，還豐富了自然辯證法的內容。
萌芽時期
從遠古到公元前1500年，人類學會在熊熊的烈火中由黏土製出陶器、由礦石燒出金屬，學會從穀物釀造出酒、給絲麻等織物染上顏色，這些都是在實踐經驗的直接啓發下經過長期摸索而來的最早的化學工藝，但還沒有形成化學知識，只是化學的萌芽時期。古時候，原始人類爲了他們的生存，在與自然界的種種災難進行抗爭中，發現和利用了火。原始人類從用火之時開始，由野蠻進入文明，同時也就開始了用化學方法認識和改造天然物質。燃燒就是一種化學現象。（火的發現和利用，改善了人類生存的條件，並使人類變得聰明而強大。）
掌握了火以後，人類開始食用熟食；繼而人類又陸續發現了一些物質的變化，如發現在翠綠色的孔雀石等銅礦石上面燃燒炭火，會有紅色的銅生成。在中國，春秋戰國由青銅社會開始轉型，鐵器牛耕引發的社會變革推動了化學的發展。
這樣，人類在逐步瞭解和利用這些物質的變化的過程中，製得了對人類具有使用價值的產品。人類逐步學會了製陶、冶煉；以後又懂得了釀造、染色等等。這些由天然物質加工改造而成的製品，成爲古代文明的標誌。在這些生產實踐的基礎上，萌發了古代化學知識。
丹藥時期
約從公元前1500年到公元1650年，化學被煉丹術、鍊金術所控制。爲求得長生不老的仙丹或象徵富貴的黃金，煉丹家和煉金術士們開始了最早的化學實驗，而後記載、總結煉丹術的書籍也相繼出現。雖然煉丹家、煉金術士們都以失敗而告終，但他們在煉製長生不老藥的過程中，在探索“點石成金”的方法中實現了物質間用人工方法進行的相互轉變，積累了許多物質發生化學變化的條件和現象，爲化學的發展積累了豐富的實踐經驗。
當時出現的“化學”一詞，其含義便是“鍊金術”。但隨着煉丹術、鍊金術的衰落，人們更多地看到它荒唐的一面，實際上，化學方法轉而在醫藥和冶金方面得到正當發揮，中、外藥物學和冶金學的發展爲化學成爲一門科學準備了豐富的素材。與此同時，進一步分類研究了各種物質的性質，特別是相互反應的性能。這些都爲近代化學的產生奠定了基礎，許多器具和方法經過改進後，仍然在今天的化學實驗中沿用。煉丹家在實驗過程中發明了火藥，發現了若干元素，製成了某些合金，還製出和提純了許多化合物，這些成果我們至今仍在利用。
燃素時期
這個時期從1650年到1775年，是近代化學的孕育時期。隨着冶金工業和實驗室經驗的積累，人們總結感性知識，進行化學變化的理論研究，使化學成爲自然科學的一個分支。這一階段開始的標誌是英國化學家波義耳爲化學元素指明科學的概念。繼之，化學又借燃素說從鍊金術中解放出來。燃素說認爲可燃物能夠燃燒是因爲它含有燃素，燃燒過程是可燃物中燃素放出的過程，儘管這個理論是錯誤的，但它把大量的化學事實統一在一個概念之下，解釋了許多化學現象。
在燃素說流行的一百多年間，化學家爲解釋各種現象，做了大量的實驗，發現多種氣體的存在，積累了更多關於物質轉化的新知識。特別是燃素說，認爲化學反應是一種物質轉移到另一種物質的過程，化學反應中物質守恆，這些觀點奠定了近代化學思維的基礎。這一時期，不僅從科學實踐上，還從思想上爲近代化學的發展做了準備，這一時期成爲近代化學的孕育時期。
16世紀開始，歐洲工業生產蓬勃興起，推動了醫藥化學和冶金化學的創立和發展。使鍊金術轉向生活和實際應用，繼而更加註意物質化學變化本身的研究。在元素的科學概念建立後，通過對燃燒現象的精密實驗研究，建立了科學的氧化理論和質量守恆定律，隨後又建立了定比定律、倍比定律和化合量定律，爲化學進一步科學的發展奠定了基礎。
發展期
這個時期從1775年到1900年，是近代化學發展的時期。1775年前後，拉瓦錫用定量化學實驗闡述了燃燒的氧化學說，開創了定量化學時期，使化學沿着正確的軌道發展。19世紀初，英國化學家道爾頓提出近代原子學說，突出地強調了各種元素的原子的質量爲其最基本的特徵，其中量的概念的引入，是與古代原子論的一個主要區別。近代原子論使當時的化學知識和理論得到了合理的解釋，成爲說明化學現象的統一理論。接着意大利科學家阿伏加德羅提出分子概念。自從用原子-分子論來研究化學，化學才真正被確立爲一門科學。這一時期，建立了不少化學基本定律。俄國化學家門捷列夫發現元素週期律，德國化學家李比希和維勒發展了有機結構理論，這些都使化學成爲一門系統的科學，也爲現代化學的發展奠定了基礎。
19世紀下半葉，熱力學等物理學理論引入化學之後，不僅澄清了化學平衡和反應速率的概念，而且可以定量地判斷化學反應中物質轉化的方向和條件。相繼建立了溶液理論、電離理論、電化學和化學動力學的理論基礎。物理化學的誕生，把化學從理論上提高到一個新的水平。通過對礦物的分析，發現了許多新元素，加上對原子分子學說的實驗驗證，經典性的化學分析方法也有了自己的體系。草酸和尿素的合成、原子價概念的產生、苯的六環結構和碳價鍵四面體等學說的創立、酒石酸拆分成旋光異構體，以及分子的不對稱性等等的發現，導致有機化學結構理論的建立，使人們對分子本質的認識更加深入，並奠定了有機化學的基礎。
1、“原子經濟性”，即充分利用反應物中的各個原子，因而既能充分利用資源,又能防止污染。原子經濟性的概念是1992年美國著名有機化學家Trost（爲此他曾獲得了1998年度的總統綠色化學挑戰獎的學術獎）提出的，用原子利用率衡量反應的原子經濟性，爲高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子，使之結合到目標分子中，達到零排放。綠色有機合成應該是原子經濟性的。原子利用率越高，反應產生的廢棄物越少，對環境造成的污染也越少。
2、其內涵主要體現在五個“R”上：第一是Reduction一一“減量”，即減少“三廢”排放；第二是Reuse——“重複使用”，諸如化學工業過程中的催化劑、載體等，這是降低成本和減廢的需要；第三是Recycling——“回收”，可以有效實現“省資源、少污染、減成本”的要求；第四是Regeneration——“再生”，即變廢爲寶，節省資源、能源，減少污染的有效途徑；第五是Rejection ——“拒用”，指對一些無法替代，又無法回收、再生和重複使用的，有毒副作用及污染作用明顯的原料，拒絕在化學過程中使用，這是杜絕污染的最根本方法。
重要性
傳統的化學工業給環境帶來的污染已十分嚴重，全世界每年產生的有害廢物達3億噸～4億噸，給環境造成危害，並威脅着人類的生存。化學工業能否生產出對環境無害的化學品，甚至開發出不產生廢物的工藝，有識之士提出了綠色化學的號召，並立即得到了全世界的積極響應。綠色化學的核心就是要利用化學原理從源頭消除污染。
綠色化學給化學家提出了一項新的挑戰，國際上對此很重視。1996年，美國設立了“綠色化學挑戰獎”，以表彰那些在綠色化學領域中做出傑出成就的企業和科學家。綠色化學將使化學工業改變面貌，爲子孫後代造福。
迄今爲止，化學工業的絕大多數工藝都是20多年前開發的，當時的加工費用主要包括原材料、能耗和勞動力的費用。由於化學工業向大氣、水和土壤等排放了大量有毒、有害的物質。以1993年爲例，美國僅按365種有毒物質排放估算，化學工業的排放量爲30億磅。因此，加工費用又增加了廢物控制、處理和埋放。環保監測、達標，事故責任賠償等費用。1992年，美國化學工業用於環保的費用爲1150億美元，清理已污染地區花去7000億美元。1996年美國Dupont公司的化學品銷售總額爲180億美元，環保費用爲10億美元。所以，從環保、經濟和社會的要求看。化學工業不能再承擔使用和產生有毒有害物質的費用。需要大力研究與開發從源頭上減少和消除污染的綠色化學。
1990年美國頒佈了污染防止法案。將污染防止確立爲美國的國策。所謂污染防止就是使得廢物不再產生。不再有廢物處理的問題，綠色化學正是實現污染防止的基礎和重要工具。1995年4月美國副總統Gore宣佈了國家環境技術戰略。其目標爲:至2020年地球日時。將廢棄物減少40～50%，每套裝置消耗原材料減少20～25%。1996年美國設立了總統綠色化學挑戰獎。這些政府行爲都極大的促進了綠色化學的蓬勃發展。
另外，日本也制定了新陽光計劃。在環境技術的研究與開發領域。確定了環境無害製造技術、減少環境污染技術和二氧化碳固定與利用技術等綠色化學的內容。總之，綠色化學的研究已成爲國外企業、政府和學術界的重要研究與開發萬向。 這對我國既是嚴峻的挑戰，也是難得的發展機遇。
