રસાયણશાસ્ત્ર : તત્ત્વો અને સંયોજનો તરીકે ઓળખાતા વિવિધ પદાર્થોના ગુણધર્મો, તેમનું સંઘટન અને તેમની સંરચના તથા તેઓ જે રૂપાંતરો પામે છે તેનો અભ્યાસ કરતી વિજ્ઞાનની એક શાખા. પદાર્થો વચ્ચે પ્રક્રિયા થાય તે દરમિયાન શોષાતી અથવા મુક્ત થતી ઊર્જાના અભ્યાસનો પણ તેમાં સમાવેશ થાય છે. મધ્યયુગમાં કીમિયાગીરીમાંથી તેનો વિકાસ થયો એમ કહેવાય છે, પણ સાચો વિકાસ તો ફ્રેન્ચ રસાયણવિદ એ. એમ. લેવોઇઝિયરે દહનની ક્રિયાનું સાચું અર્થઘટન કર્યું ત્યારપછી થયો.
તત્ત્વ અને સંયોજન, પરમાણુ અને અણુ : સામાન્ય સંજોગો હેઠળ બધું જ દ્રવ્ય ઘન, પ્રવાહી અથવા વાયુસ્વરૂપમાં હોય છે; દા. ત., લોખંડ, તાંબું, ખાંડ (બધાં જ ઘન); પાણી (પ્રવાહી); અંગારવાયુ (કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ) (વાયુ). આવા કોઈ એક પદાર્થને અલગ લઈ તેને નાના નાના કણોમાં ફેરવવામાં આવે તો બે પ્રકારના કણો જોવા મળે છે.
લોખંડ (કે તાંબા) જેવી ધાતુના બારીક ટુકડા કરતા જવામાં આવે તો અંતે એક એવો નાનો કણ મળશે કે જે લોખંડના બધા ગુણધર્મો ધરાવતો હશે. લોખંડનું ગરમી, પ્રકાશ, વિદ્યુત કે અન્ય રીતે વધુ સાદા પદાર્થોમાં વિદારણ થઈ શકતું નથી. આથી લોખંડને રાસાયણિક તત્ત્વ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આમ તત્ત્વ એટલે જેનું સાદી રીતો વડે વધુ સરળ પદાર્થોમાં વિખંડન ન થઈ શકે તેવો પદાર્થ. તત્ત્વના નાનામાં નાના કણને પરમાણુ કહે છે. આ પરમાણુનું આગળ પ્રોટૉન, ન્યૂટ્રૉન, ઇલેક્ટ્રૉન જેવા કણોમાં વિદારણ થઈ શકે છે, પણ પછી તે મૂળ તત્ત્વના ગુણધર્મો ધરાવતો હોતો નથી અને આ વિદારણ માટે સામાન્ય કરતાં અનેકગણી ઊર્જાની જરૂર પડે છે. હાલમાં 100 કરતાં વધુ તત્ત્વો પારખી શકાયાં છે.
ખાંડ જેવા પદાર્થનું પણ નાના કણોમાં વિખંડન થઈ શકે છે. તેનો બારીકમાં બારીક કણ પણ ખાંડના ગુણધર્મો (દા. ત., ગળપણ) ધરાવતો હોવો જોઈએ; પણ જો ખાંડને વધુ પડતી ગરમી આપવામાં આવે તો તે કોલસા(કાર્બન)માં ફેરવાઈ જાય છે અને પાણી છૂટું પડે છે, જે અન્ય પદાર્થ છે. આ કાર્બનનું સાદી રીતો વડે વધુ વિદારણ થઈ શકતું નથી. માટે કાર્બન એ તત્ત્વ છે જ્યારે ખાંડ એ કાર્બન (તત્ત્વ) અને અન્ય ઘટકો ધરાવતો પદાર્થ છે, જેને સંયોજન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આમ સંયોજન એ એક કરતાં વધુ તત્ત્વોના ચોક્કસ પ્રમાણમાં સંયોજાવાથી ઉદભવતો પદાર્થ છે; દા. ત., પાણી વજનથી 2.016 ભાગ હાઇડ્રોજન અને 16.000 ભાગ ઑક્સિજન ધરાવતું સંયોજન છે. ખાંડ અથવા પાણી જેવા સંયોજનના કે હાઇડ્રોજન અથવા ઑક્સિજન જેવાં તત્ત્વોના બધા ગુણધર્મો ધરાવતા અને સ્વતંત્ર અસ્તિત્વ ધરાવતા નાનામાં નાના કણને અણુ કહે છે. અણુ એક અથવા વધુ તત્ત્વ/તત્ત્વોના બે કે વધુ પરમાણુનો બનેલો હોય છે. (નિષ્ક્રિય અથવા ઉમદા વાયુઓ તરીકે ઓળખાતાં તત્ત્વોના અણુ એક પરમાણુના બનેલા હોય છે.)
સંજ્ઞા (symbol) અને સૂત્ર (formula) : દરેક તત્ત્વને સંક્ષેપમાં દર્શાવવા માટે સંજ્ઞા આપવામાં આવી છે. સંજ્ઞા સામાન્ય રીતે તત્ત્વના અંગ્રેજી, લૅટિન કે અન્ય ભાષાના નામના પ્રથમ અથવા પ્રથમ અને બીજો એક એમ બે અક્ષર/અક્ષરો વડે દર્શાવવામાં આવે છે; દા.ત., હાઇડ્રોજન માટે H, ઑક્સિજન માટે O વગેરે. અણુને સૂત્ર વડે દર્શાવવામાં આવે છે; જેમ કે H2, O2, C6H6 (બેન્ઝિન) વગેરે. અહીં નિમ્નાંક એ અણુમાં તત્ત્વના કેટલા પરમાણુ છે તે સૂચવે છે. જો તત્ત્વના પરમાણુભાર જુદા જુદા હોય તો તેમને સમસ્થાનિકો (isotopes) કહે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ : બે પદાર્થોને ભેગા (મિશ્ર) કરતાં તેમની વચ્ચે પ્રક્રિયા થતી હોય તો તે દર્શાવવા માટે સમીકરણ(equation)નો ઉપયોગ થાય છે. પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતા અને તેમાંથી ઉત્પન્ન થતા પદાર્થોને તેમના સૂત્ર વડે દર્શાવવામાં આવે છે. આવી પ્રક્રિયા દરમિયાન તત્ત્વોનો જથ્થો (વજન) અચળ રહેતો હોઈ પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતા અને પ્રક્રિયા દ્વારા ઉદભવતા પદાર્થોમાંના પરમાણુઓની સંખ્યા સરખી રહે તે રીતે લખવામાં આવે છે; દા. ત.,
NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl
આ સમીકરણ એમ દર્શાવે છે કે સોડિયમ ક્લોરાઇડ(NaCl)ની સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ (H2SO4) સાથે પ્રક્રિયા થવાથી સોડિયમ બાઇસલ્ફેટ (અથવા સોડિયમ હાઇડ્રોજન સલ્ફેટ) અને હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ (HCl) ઉત્પન્ન થાય છે. કેટલાક પદાર્થોમાં પરમાણુઓનો સમૂહ એક એકમ તરીકે વર્તે છે. તેમને સૂત્ર દ્વારા દર્શાવતી વખતે કૌંસમાં મૂકવામાં આવે છે; દા. ત., (NH4) 2SO4 (એમોનિયમ સલ્ફેટ). પ્રક્રિયામાં સંયોજન માટેના સૂત્રની આગળનો આંકડો પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતા કે તેને લીધે ઉદભવતા અણુઓની સંખ્યા સૂચવે છે; દા. ત.,
2H2 + O2 → 2H2O
(હાઇડ્રોજન) (ઑક્સિજન) (પાણી)
મિશ્રણ (mixture) અને સંયોજન (compound) : બે પદાર્થોને ભેગા કરવામાં આવે ત્યારે જો તેમના ઘટકો વચ્ચે આંતરક્રિયા ન થાય અને તેમના અણુઓની સંરચના ન બદલાય તો મળતા પદાર્થને મિશ્રણ કહે છે. મિશ્રણના ઘટકો સાદી ભૌતિક ક્રિયાઓ (દા. ત., બાષ્પીભવન, નિસ્યંદન, સ્ફટિકીકરણ) વડે અલગ કરી શકાય છે; પણ જો બે ઘટકો વચ્ચે આંતરક્રિયા થઈ તેમના અણુઓની સંરચના બદલાય તો ઉદભવતા નવા પદાર્થને સંયોજન કહે છે; જ્યારે આ ક્રિયાને રાસાયણિક પ્રક્રિયા કહે છે. પ્રક્રિયાને ફળ-સ્વરૂપે મળતા પદાર્થને પ્રક્રિયાની નીપજ (અથવા નીપજો) કહે છે. રાસાયણિક પ્રક્રિયા ઉપર ઉષ્મા, પ્રકાશ, કંપન, ઉદ્દીપક, દબાણ વગેરેની અસર થતી હોય છે. ઘણી વાર રાસાયણિક ફેરફાર થવા માટે આવી રાશિઓ જરૂરી હોય છે.
સંયોજનોનું વિભાજન કરી તેના ઘટકો શોધવા માટેનું પરીક્ષણ વિશ્ર્લેષણ તરીકે ઓળખાય છે, જ્યારે સંઘટકોમાંથી સંયોજનોના નિર્માણને સંશ્ર્લેષણ (synthesis) કહે છે.
ધાતુઓ, અધાતુઓ (nonmetals) અને આવર્તક કોષ્ટક (periodic table) : તત્ત્વોનું ધાતુઓ (જે ચળકતી હોય અને વિદ્યુત તથા ઉષ્માનું વહન કરતી હોય) અને અધાતુઓ(જેમાં આવા ગુણધર્મોનો અભાવ હોય)માં વર્ગીકરણ કરી શકાય. તત્ત્વોના વર્ગીકરણનું એક વિશિષ્ટ સ્વરૂપ એ આવર્તક કોષ્ટક છે. તેમાં સરખા ગુણધર્મોવાળાં તત્ત્વોને એક સમૂહમાં જ્યારે ક્રમશ: બદલાતા જતા ગુણધર્મોવાળાં તત્ત્વોને આવર્ત(period)માં ગોઠવવામાં આવ્યાં હોય છે. આવું પ્રથમ આવર્તક કોષ્ટક 1863માં ન્યૂલૅન્ડ્ઝે વિકસાવેલું જ્યારે દમિત્રી મેન્દેલિયેવ દ્વારા તેને વધુ સારા સ્વરૂપમાં 1869માં રજૂ કરવામાં આવેલું. આમાં તત્ત્વોનું વર્ગીકરણ તેમના સાપેક્ષ (relative) પરમાણુભાર (atomic weight) અનુસાર કરાયું હતું. તેમાં જે તત્ત્વોના ગુણધર્મોમાં સરખાપણું હોય તેઓ પરમાણુભાર દ્વારા એકબીજા સાથે સંકળાયેલા જણાયા અને તેમને એક સમૂહ અથવા કુટુંબ(family)માં મૂકવામાં આવેલા. આ પ્રણાલીમાં કેટલીક ખામીઓ કે અપવાદો જોવા મળેલા, જે પાછળથી તત્ત્વોની તેમના પરમાણુક્રમાંક (કે પરમાણુ-આંક) (atomic number) મુજબ ગોઠવણી કરીને દૂર કરાયેલ. પરમાણુક્રમાંક પરમાણુના કેન્દ્રમાં રહેલ ધન વીજભારની સંખ્યા બરાબર હોય છે.
રસાયણશાસ્ત્રની શાખાઓ : રસાયણવિજ્ઞાનના યાદૃચ્છિક રીતે કેટલીક વિશિષ્ટ શાખાઓમાં ભાગ પાડવામાં આવ્યા છે. આમાંના કેટલાક નીચે પ્રમાણે છે :
અકાર્બનિક (inorganic) રસાયણ : સઘળાં તત્ત્વો અને સંયોજનોની રાસાયણિક પ્રકૃતિનો અભ્યાસ. આમાં કાર્બનનાં મોટા ભાગનાં સંયોજનો અપવાદરૂપ છે.
કાર્બનિક (organic) રસાયણ : કાર્બન નામના તત્ત્વનાં સંયોજનોનો અભ્યાસ. આવાં લાખો સંયોજનો બનાવવામાં આવ્યાં છે. તેઓ માનવી માટે ઉપયોગી છે, કારણ કે તે જીવંત સજીવો, રંગકો, ઔષધો, પેટ્રોલિયમ-પેદાશો, પ્લાસ્ટિક વગેરેના ઘટકો હોય છે.
ભૌતિક (physical) રસાયણ : રાસાયણિક પ્રણાલીઓ અને ફેરફારો માટે ભૌતિક નિયમોના ઉપયોગનો આમાં સમાવેશ થાય છે. રસાયણની સઘળી શાખાઓમાં તે ઉપયોગી છે. રાસાયણિક ઉષ્માગતિશાસ્ત્ર, વિદ્યુત-રસાયણ, કૉલૉઇડ રસાયણ વગેરે તેના પેટા-વિભાગો છે.
વૈશ્ર્લેષિક રસાયણ (analytical chemistry) : સંકીર્ણ પદાર્થોનું સાદા પદાર્થોમાં અલગન અને તેમાંના ઘટકો(constituents)ની પરખ અને માપન.
રેડિયો–રસાયણ (radiochemistry) : વિકિરણધર્મી સમસ્થાનિકો(isotopes)ની વર્તણૂક તથા ઉચ્ચ-ઊર્જાવાળાં વિકિરણ દ્વારા ઉદભવતી રાસાયણિક અસરોનો અભ્યાસ.
જૈવરસાયણ (biochemistry) : જીવંત પ્રાણીઓ અને જીવન-પ્રક્રમો(life processes)ને લગતું રસાયણ.
ભૂરસાયણ (geochemistry) : ખનિજોનું ઉદભવન, ખડકોનું રૂપાંતર જેવી પૃથ્વીમાં બનતી પ્રવિધિઓ.
આ ઉપરાંત ક્વૉન્ટમ-રસાયણ, રાસાયણિક સ્પેક્ટ્રમિકી, નાભિકીય રસાયણ વગેરે પણ રસાયણવિજ્ઞાનની શાખાઓ તરીકે વિકાસ પામ્યાં છે.
જ. પો. ત્રિવેદી