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數(shù)學學是研究物質(zhì)運動最通常規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學科。作為自然科學的帶頭學科，化學學研究大至宇宙天體物理學專業(yè)，小至基本粒子等一切物質(zhì)最基本的運動方式和規(guī)律，因而成為其他各自然科學學科的研究基礎(chǔ)。它的理論結(jié)構(gòu)充分地運用物理作為自己的工作語言，以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標準，它是現(xiàn)今最精密的一門自然科學學科。
化學學是人們對無生命自然界中物質(zhì)的轉(zhuǎn)變的知識作出規(guī)律性的總結(jié)。這些運動和轉(zhuǎn)變應(yīng)有兩種。一是初期人們通過感官視覺的延展，二是近代人們通過發(fā)明創(chuàng)造供觀察檢測用的科學儀器，實驗得出的結(jié)果，間接認識物質(zhì)內(nèi)部組成構(gòu)建在的基礎(chǔ)上。
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化學學的主要研究領(lǐng)域分為：
1、凝聚態(tài)化學
研究物質(zhì)宏觀性質(zhì)，這種物相內(nèi)包含極大數(shù)量的組元，且班委間互相作用極強。最熟悉的匯聚態(tài)相是固體和液體，它們由原子間的鍵和電磁力所產(chǎn)生。
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2、原子，分子和光學化學
從由政與內(nèi)活特圖領(lǐng)風務(wù)至許段持斷值標候。
研究原子規(guī)格或幾個原子結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，物質(zhì)-物質(zhì)和光-物質(zhì)的互相作用。這三個領(lǐng)域是密切相關(guān)的。由于它們使用類似的方式和有關(guān)的能量標度。
3、高能/粒子化學
粒子化學研究物質(zhì)和能量的基本組元及它們間的互相作用；也可稱為高能化學。由于許多基本粒子在自然界不存在，只在粒子加速器中與其它粒子高能碰撞下才出現(xiàn)。據(jù)基本粒子的互相作用標準模型描述，有12種已知物質(zhì)的基本粒子模型（夸克和輕粒子）。
4、天體化學
天體化學和天文學是數(shù)學的理論和技巧用到研究星系的結(jié)構(gòu)和演化，太陽系的起源天體物理學專業(yè)，以及宇宙的相關(guān)問題。由于天體化學的范圍寬。它用了化學的許多原理。包括熱學，電磁學，統(tǒng)計熱學，熱力學和量子熱學。1931年卡爾發(fā)覺了天體發(fā)出的無線電訊號。