연금술사는 화학자

chemistry(화학)는 물질의 조성, 구조, 성질, 변화, 수반 에너지 변화를 연구하는 기초과학이자 자연과학이다. 물리학이 물체의 운동과 에너지, 전기, 열, 광학, 기계 등으로부터의 이론을 세우려는 것과 달리 화학은 물질 자체를 연구한다. 화학은 물질을 특정 목적에 맞게 새로운 물질로 합성하며, 질병 치료 및 예방과 농작물의 증식, 환경오염 감소, 에너지 증대 등 우리 삶에서 여러 가지 이로운 점을 제공한다.
화학은 연금술사들이 여러 종류의 물질을 섞어가며 발전하였기에 연금술에서 그 이름이 유래되었다고 할 수 있다.
인류의 최초의 화학 반응은 불인데, 빛과 열을 발생시키면서 다른 물질로 변화시키는 힘으로 알려졌었다. 불은 인류 사회에 수많은 영향을 미쳤는데, 어둠을 밝히는 조명과 음식을 조리하는 것과 같은 기술에서부터 도구를 만드는 것, 도기를 만드는 것과 같은 고급 기술에까지 큰 영향을 끼친 것이다. 또한 구석기 후기 시대에 스페인의 한 동굴에서 천연 금이 발견되었다는 최초의 기록이 있다. 또한 고대 문화에서는 은과 구리와 주석과 철의 금속 가공이 이루어졌다.
미국의 화학자 로버트 보일은 화학을 연금술과 분리하여 현대 실험 과학 방법과 현대 화학의 창시자로 불린다. 1662년 보일의 법칙을 제시하였는데, 온도가 폐쇄된 공간에서 일정하게 유지될 경우 가스의 절대 압력과 부피가 반비례한다는 것을 뜻한다. 또한 모든 현상이 움직이는 입자의 충돌 결과라는 가설을 제시하는데 지구, 화염, 공기, 물과 같은 4원소만으로 화학의 원소를 제한한 것을 부인하며, 화학자들에게 실험할 것을 호소했었다. 그는 모든 이론이 사실로 간주하려면 실험으로 입증할 수 있어야 한다고 믿었다. 보일의 저서 의심 많은 화학자는 획기적 저서로서 원자, 분자, 화학 반응의 아이디어를 기술했으며 현대 화학의 시작을 나타내기도 한다.
보일은 화학 물질의 정제로 재현할 수 있는 반응을 얻어내려고 시도하였다. 그는 데카르트의 기계 철학을 지지하면서 물질의 상호 작용과 물리적 특성을 설명하고 정량화하고자 하였다. 물질의 가장 정밀한 부분은 미립자 수준이라고 생각했으며, 공기 펌프를 이용하여 수은 농도가 떨어지는 것을 나타냈다. 또한 공간에 공기를 펌프질하면 불을 없애고 내부의 작은 동물이 죽는 것을 관찰한다.
과거에는 물질을 계속해서 나누었을 때 더 이상 나눠지지 않는 기초 요소가 존재한다고 생각했는데, 이 요소를 원자라 이름한다. 고대 그리스의 데모크리토스가 원자의 존재를 주장했었는데, 1803년 돌턴이 원자론을 정리하였다. 20세기 초에는 원자를 구성하는 더 작은 양성자, 중성자, 전자와 같은 입자들이 존재한다는 것을 발견한다. 원자는 양성자와 중성자로 구성된 원자핵과 원자 궤도를 이루어 분포된 전자로 이루어져 있다. 양성자는 양전하를 띠며, 전하는 음전하를 띠고, 중성자는 전하를 띠지 않는다.
원소는 물리적 방법으로 분해되지 않는 물질이다. 각각의 원소는 원자 번호로 구별되는데 이는 원자핵에 존재하는 양성자의 수로 정의된다. 예를 들면 산소, 수소, 철, 주석, 황 등은 원소이다. 19세기 중반까지 약 80여개의 원소가 발견되어 주기율에 따라 배열되었다.
동위 원소는 서로 화학적으로 구별하지 못하지만, 원자의 질량이 서로 다른 원소를 의미한다. 질량이 달라도 주기율표에 같은 장소로 배열되는데, 대다수의 원소는 동위 원소를 포함한다. 다시 말하면 원자 번호는 같지만, 중성자 수가 다른 원소를 의미하는 것이다. 화학적 성질은 원자량의 차이를 통해 분리될 수 있다. 발견된 92개 원소 중 88개는 동위 원소가 존재한다. 자연에 없더라도 핵반응을 통해 동위 원소를 만들 수 있다. 원자핵이 불안정하고 방사선을 방출하면서 붕괴하는 방사능을 가진 동위 원소도 존재한다.
분자는 원자의 결합체 중에서 독립적인 입자로 작용하는 단위체인데, 일정 개수의 원자가 특정하게 정렬되고 서로 결합하여 형성한다. 그래서 분자는 화합물의 최소단위이다. 원자가 결합할 때 전자는 재배치가 되는데 이 부분이 화학에서 주요한 부분이다. 원자 또는 분자가 화학적 변화를 일으키는 것을 화학 반응이라 한다. 원자 간의 결합이 끊어지는 일과 이어지는 일을 포함하는데, 결합이 이어질 때는 에너지가 방출되고, 결합이 끊어질 때 에너지가 흡수된다. 마치 수소와 산소가 반응하면 물이 되는 것처럼 말이다.
화학 반응에서는 원자가 새로 만들어지거나 나타나지 않는다. 화학 반응할 때 에너지 또는 엔탈피의 변화가 일어난다. 이때 흡열반응이 일어날 수도 있고 발열반응이 일어날 수도 있다. 흡열반응은 주위의 열을 흡수하는 반응으로 엔탈피 변화가 양수로 나타나지만, 발열반응은 열을 주위로 방출하는 반응으로 엔탈피 변화가 음수로 나타난다. 이는 계와 주위 사이에 열이 이동하였다는 것을 뜻하는 것이다.
화합물은 원자의 종류, 배치, 수에 의해 특성이 결정되는 것이다. 화합물은 그 수가 엄청나며 대부분은 유기 화합물이다. 
화학 결합은 이온 결합, 금속 결합, 공유 결합으로 나뉘는데, 이온은 전하를 띤 원자 또는 분자를 의미한다. 이온 결합은 양전하와 음전하의 전기적 인력으로 만들어지는 화학 결합이다. 금속 결합은 금속 원자에서 전자가 떨어져 나와 자유전자를 만들어 생성되는 결합을 뜻한다. 공유 결합은 원자 궤도가 겹칠 때 두 원자가 전자를 쌍으로 공유하여 만들어지는 결합이다. 공유 결합에서 나타나는 반응은 발열반응인데 방출 에너지의 양이 결합 에너지가 된다. 결합 에너지만큼의 에너지를 더하면 결합은 끊어질 수 있는 것이다.