生化学
無生物化学の理解が19世紀に高まるにつれ、分子構造と反応性の観点から生物の生理学的プロセスを解釈しようとする試みが生化学の分野を生み出しました。生化学者は、化学の技術と理論を利用して、生命の分子基盤を調査します。生物は、その生理学的プロセスが高度に統合された方法で発生する何千もの化学反応の結果であるという前提で調査されます。生化学者は、とりわけ、細胞内のエネルギー移動、細胞膜の化学構造、遺伝情報のコーディングと伝達、筋肉と神経の機能、および生合成経路の基礎となる原理を確立しています。実際、関連する生体分子は、細菌や人間とは異なり、生物でも同様の役割を果たすことがわかっています。しかし、生体分子の研究には多くの困難があります。このような分子は非常に大きく、構造が非常に複雑であることがよくあります。さらに、それらが受ける化学反応は通常非常に高速です。たとえば、DNAの2つのストランドの分離は、100万分の1秒で行われます。このような急速な反応速度は、酵素と呼ばれる生体分子の中間作用によってのみ可能です。酵素は、その驚くべき速度加速能力を3次元の化学構造に負っているタンパク質です。当然のことながら、生化学的発見は疾患の理解と治療に大きな影響を与えました。先天性代謝異常による多くの病気は、特定の遺伝的欠陥に起因します。他の病気は、通常の生化学的経路の混乱から生じます。
技術の歴史：化学
蒸気動力理論へのロバートボイルの貢献が言及されましたが、ボイルは「化学の父」としてより一般的に認識されています。
。
多くの場合、症状は薬物によって緩和することができ、発見、作用機序、および治療薬の分解は、生化学における主要な研究分野の1つです。細菌感染症は、スルホンアミド、ペニシリン、テトラサイクリンで治療でき、ウイルス感染症の研究により、ヘルペスウイルスに対するアシクロビルの有効性が明らかになっています。現在、発がんとがん化学療法の詳細に多くの関心が寄せられています。たとえば、発がん性分子、または発がん性物質と呼ばれるものが核酸やタンパク質と反応し、それらの通常の作用機序を妨害すると、がんが発生する可能性があることが知られています。研究者たちは、発がん性の可能性が高い分子を特定できるテストを開発しました。もちろん、がんの生化学的基礎がより完全に理解されれば、がんの予防と治療の進歩が加速することを期待しています。
生物学的プロセスの分子基盤は、分子生物学とバイオテクノロジーの急速に成長している分野の重要な特徴です。化学は、タンパク質とDNAの構造を迅速かつ正確に決定する方法を開発しました。さらに、遺伝子を合成するための効率的な実験方法が考案されています。最終的には、欠陥のある遺伝子を正常な遺伝子で置き換えることによる遺伝病の是正が可能になるかもしれない。
高分子化学
単体エチレンは、式CH 2 CH 2の分子で構成されるガスです。特定の条件下では、多くのエチレン分子が結合して、式（CH 2 CH 2）nのポリエチレンと呼ばれる長鎖を形成します。ここで、nは可変ですが、大きな数です。ポリエチレンは、エチレンとは大きく異なり、丈夫で耐久性のある固体材料です。これは、多くの小さな分子（モノマー）で構成される大きな分子であるポリマーの例であり、通常は直線的に結合しています。セルロース、デンプン、綿、羊毛、ゴム、革、タンパク質、およびDNAを含む多くの天然物質はポリマーです。ポリエチレン、ナイロン、アクリルは合成ポリマーの例です。そのような材料の研究は、20世紀に栄えた専門分野である高分子化学の領域にあります。天然高分子の調査は生化学とかなり重複していますが、新しい高分子の合成、重合プロセスの調査、高分子材料の構造と特性の特性評価はすべて、高分子化学者にとって独特の問題を引き起こします。
ポリマー化学者は、硬度、柔軟性、軟化温度、水への溶解度、および生分解性が異なるポリマーを設計および合成しました。彼らは、鋼と同じくらい強力でありながら、より軽く、より腐食しにくい高分子材料を製造しています。現在、石油、天然ガス、および水道のパイプラインは、日常的にプラスチックパイプで構築されています。近年、自動車メーカーは、より少ない燃料を消費するより軽い車を作るためにプラスチック部品の使用を増やしました。繊維、ゴム、紙、包装材の製造に関連する産業など、他の産業はポリマー化学に基づいています。
新しい種類の高分子材料の製造に加えて、研究者は商業用高分子の大規模な工業的合成に必要な特別な触媒の開発に関心があります。このような触媒がないと、特定の場合に重合プロセスが非常に遅くなる。
物理化学
すでに議論されているような多くの化学分野は、共通の構造的および化学的特徴を共有する特定のクラスの材料に焦点を当てています。他の専門分野は、物質のクラスではなく、それらの相互作用と変換に集中している可能性があります。これらの分野の最も古い分野は物理化学であり、化学プロセスの定量的側面を測定、相関、説明しようとしています。たとえば、イギリス系アイルランド人の化学者であるロバートボイルは、17世紀に、室温で一定量のガスの体積が、圧力が増加すると比例して減少することを発見しました。したがって、一定温度のガスの場合、その体積Vと圧力Pの積は一定数、つまりPV =定数に等しくなります。このような単純な計算関係は、室温および1気圧以下の圧力のほぼすべてのガスに有効です。その後の研究により、関係がより高い圧力でその妥当性を失うことが示されましたが、より正確に実験結果に一致するより複雑な式を導出できます。このような化学的規則性の発見と調査は、しばしば自然法則と呼ばれ、物理化学の領域にあります。18世紀の大部分において、化学システムにおける数学的規則性の源は、化学元素と化合物を構成する原子を囲む力と場の連続体であると想定されていました。しかし、20世紀の発展は、化学的挙動が原子および分子構造の量子力学的モデルによって最もよく解釈されることを示しています。この主題に専念している物理化学の分野は理論化学です。理論的な化学者は、コンピューターを広範囲に使用して、複雑な数式を解く手助けをします。物理化学の他の分野には、熱と他の形態の化学エネルギーとの関係を扱う化学熱力学と、化学反応の速度を測定して理解しようとする化学動力学が含まれます。電気化学は、電流と化学変化の相互関係を調査します。化学溶液に電流が流れると、構成物質に変化が生じます。これは、多くの場合可逆的です。つまり、さまざまな条件下で、変化した物質自体が電流を生成します。一般的な電池には化学物質が含まれており、電気回路を閉じて互いに接触させると、化学物質が消費されるまで一定の電圧で電流が流れます。現在、太陽光のエネルギーを利用して、その製品がエネルギーを蓄えることができる化学反応を推進することができるデバイスに大きな関心が寄せられています。そのようなデバイスの発見は、太陽エネルギーの広範な利用を可能にするでしょう。
物理化学には、物質自体よりも物質の一般的な特性と物質間の相互作用に関係する分野が他にもたくさんあります。光化学は、光と物質の相互作用を調査する専門分野です。光の吸収によって開始される化学反応は、他の手段によって起こるものとは非常に異なる場合があります。たとえば、ビタミンDは、ステロイドエルゴステロールが太陽放射を吸収するときに人体で形成されます。エルゴステロールは暗闇の中でビタミンDに変化しません。
物理化学の急速に発展している専門分野は表面化学です。化学的表面の化学的プロファイルを提供できる装置に大きく依存して、化学的表面の特性を調べます。固体が液体または気体にさらされると、固体の表面で最初に反応が起こり、その結果、その特性が劇的に変化する可能性があります。アルミニウムがその好例です。純粋な金属の表面が酸素と反応して酸化アルミニウムの層を形成し、それが金属の内部をさらなる酸化から保護するのに役立つため、正確に腐食に耐性があります。多くの反応触媒は、物質が反応できる反応表面を提供することにより、その機能を果たします。
