Atenent la natura de les substàncies estudiades, hom ha dividit tradicionalment la química en química inorgànica i química orgànica. Posteriorment, hom considerà la química analítica com a branca independent, estretament lligada, però, a la química inorgànica per raons històriques. D’altra banda, en el darrer decenni del s. XIX es constituí com a ciència la química física, que tracta dels fonaments teòrics de totes les branques de la química. Finalment, i pel que fa a l’aplicació dels coneixements químics als processos industrials, hom ha considerat la química tècnica o enginyeria química com una branca autònoma de la química. Modernament han aparegut noves branques, com la bioquímica, que en el decurs dels anys ha esdevingut una ciència autònoma, la geoquímica, la química macromolecular, la química organometàl·lica i la química quàntica, entre altres. Històricament, l’estudi de la matèria ha estat fet des de dues perspectives diferents: la tecnològica o factual i la filosòfica o teòrica. El coneixement tecnològic té el seu origen en el domini del foc per part de l’home, i pel que fa als fenòmens químics, processos tals com la cocció d’aliments, l’adoberia, la metal·lúrgia, la fabricació del vidre, la preparació de medecines i metzines a partir de fonts naturals, la preparació dels colorants, de begudes alcohòliques i vinagre, etc, s’anaren desenvolupant des del temps prehistòric en el si de diverses civilitzacions. Pel que fa al coneixement filosòfic de la matèria, les primeres teories sobre el seu origen i la seva constitució són desenvolupades pels filòsofs grecs, entre els quals es destaca Empèdocles amb la seva teoria sobre els elements constituents de la matèria (terra, aigua, foc i aire). Arrencant d’aquestes teories, a la darreria del s. I sorgí a Alexandria l'alquímia, que representa el primer intent de connexió entre les tecnologies químiques i les especulacions filosòfiques. Malgrat la falsedat de les seves idees bàsiques i les freqüents mistificacions amb idees religioses (l’animisme i l’astrologia), l’alquímia impulsà el desenvolupament d’atuells i procediments, el més important dels quals és la destil·lació, i contribuí al coneixement d’una varietat d’elements i composts químics. A més de l’alquímia, les disciplines que poden ésser considerades com a fonaments de la química moderna i que tingueren un desenvolupament més important al llarg de l’edat mitjana i el Renaixement foren la iatroquímica i la metal·lúrgia, i també una varietat de tecnologies artesanes que feien ús de materials inorgànics (fabricació del vidre, de la pólvora, etc). Al llarg del s. XVII tingué lloc un procés de revisió i de crítica de les idees en les quals s’havia fonamentat el coneixement de la matèria. Aquesta revisió fou portada a terme fonamentalment per físics, metges i filòsofs. Pel que fa a la química, aquest període s’allargà fins a la darreria del s. XVIII. Així, J.B.Helmont féu estudis amb gasos produïts químicament i fou el primer a distingir-los de l’aire. D’altra banda, rebutjà la idea dels quatre elements, com també la dels tres principis (sofre, mercuri i sal) de Paracels, i mantingué que l’aire i l’aigua eren els dos únics elements primitius. Posteriorment (1661), R.Boyle, amb la publicació del llibre The Sceptical Chemist, rebutjà la natura elemental de la terra, de l’aire i de l’aigua, i introduí el concepte d’element químic com a substància que no pot resoldre's en altres substàncies i de la qual hom no pot obtenir-ne d’altres que no siguin ella mateixa. Reconegué alguns elements i establí, juntament amb O.Tachenius, les bases de l’anàlisi química qualitativa. L’any 1697 G.E.Stahl desenvolupà les idees de J.J.Becher i formulà la teoria del flogist, que permetia d’explicar les variacions de pes associades amb la combustió, la calcinació, la fermentació, la putrefacció i la respiració. Com a conseqüència de la teoria del flogist, el pensament químic fou orientat principalment cap a l’estudi del gasos, la qual cosa donà lloc, tot al llarg del s. XVIII, al període de la química pneumàtica, durant el qual foren descoberts gasos essencialment diferents els uns dels altres, fou abandonada la idea de la natura elemental de l’aire —hom mantingué, però, la teoria del flogist— i es fonamentà el concepte de composició química. Durant aquest període destacaren J.Priestley i K.W.Scheele, que descobriren independentment l’oxigen i publicaren llurs resultats els anys 1774 i 1777, respectivament. En aquest interval, H.Cavendish identificà l’hidrogen i, l’any 1781, sintetitzà aigua per primera vegada en el laboratori, fent explotar una mescla d’hidrogen i oxigen en un aparell tancat. Cap a la fi del s. XVIII s’inicià el període de constitució de la química com a ciència, el qual s’estén fins a mitjan s. XIX. En particular, els darrers trenta anys del s. XVIII representen una revolució en la concepció dels fenòmens químics, com a conseqüència del descobriment de l’oxigen. El pes fonamental d’aquest canvi és estretament lligat a químics francesos i, en particular, a A.L.Lavoisier, el qual publicà el Traité élémentaire de chimie (1789), on establia la veritable natura de la combustió i demostrava la inutilitat de la teoria del flogist. Lavoisier fou també el primer a emprar el concepte de substància pura, i arran dels seus estudis sobre la fermentació vínica enuncià la llei de la conservació de la matèria, d’acord amb la qual, en un procés químic, la massa total de les substàncies que reaccionen és igual a la massa total dels productes de reacció. D’altra banda, i conjuntament amb C.L.Berthollet, L.B.Guyton de Morveau i A.F.de Fourcroy, féu el primer intent de sistematització de la nomenclatura química, establint que els noms han de reflectir la composició elemental dels composts. Les noves idees introduïdes per Lavoisier impulsaren el desenvolupament de l’anàlisi química i portaren, com a conseqüència, la descoberta d’un gran nombre d’elements (W.H.Wollaston), (L.N.Vauquelin). Durant els primers anys del s. XIX hom desenvolupà les lleis ponderals de les combinacions químiques (lleis ponderals de la química). Les idees de Berthollet sobre la composició variable dels composts foren ràpidament superades per J.L.Proust en enunciar la llei de les proporcions definides, la qual fou una de les bases de la teoria atòmica de Dalton. J.Dalton, que havia fet estudis sobre mescles de gasos (llei de Dalton) i havia enunciat l’any 1803 la llei de les proporcions múltiples, formulà l’any 1808 la teoria atòmica, d’acord amb la qual els elements són constituïts per partícules indivisibles, anomenades àtoms, les quals són diferents d’un element a un altre qualsevol, essent la combinació química la unió d’àtoms de dos o més elements. Una de les primeres conseqüències de la teoria atòmica fou la fonamentació de la llei de les proporcions recíproques, enunciades per J.B.Richter l’any 1792. J.J.Berzelius donà suport a la teoria de Dalton i desenvolupà la notació química moderna, assignant símbols als elements i determinant els pesos atòmics d’alguns d’ells. Paral·lelament, J.L.Gay-Lussac enuncià la llei dels volums de combinació, a partir de la qual A.Avogadro formulà, l’any 1811, la hipòtesi que volums iguals de tots els gasos, mesurats en les mateixes condicions de pressió i temperatura, contenien el mateix nombre de molècules. El descobriment de l’electricitat tingué un impacte immediat en la química. La capacitat d’un corrent elèctric de descompondre composts conduí al descobriment de nous elements, especialment els alcalins i alcalinoterris (Humphry Davy), i donà origen a una nova visió de l’enllaç químic, concretada en la teoria dualista de Berzelius (dualisme). Posteriorment, M.Faraday estudià d’una manera sistemàtica l’electròlisi, descobrí les lleis que la regeixen (1833), introduí el concepte d'equivalent electroquímic i creà la terminologia bàsica de l’electroquímica. Malauradament, les idees de Faraday no foren immediatament acceptades, i així hom desaprofità un mètode de gran valor per a la determinació de pesos atòmics. Altrament, la determinació de pesos atòmics mitjançant mètodes imprecisos o aproximats (mètode de la densitat de vapor de Dumas, llei de Dulong-Petit), conjuntament amb l’inici del coneixement dels composts orgànics, desembocà en un període de confusió entre els conceptes d’element, compost i equivalent. Pel que fa als composts orgànics, malgrat que n'era conegut un cert nombre des de temps enrere, hom no havia dedicat atenció a llur estudi des del punt de vista químic a causa de la creença generalitzada, coneguda com a vitalisme, que els composts orgànics es formaven mitjançant l’acció d’una força vital, la qual era únicament present en els éssers vius. Aquesta creença fou lentament superada a partir de la síntesi de la urea, feta pel químic inorgànic F.Wöhler l’any 1828 a partir del cianat amònic, i, sobretot, per la preparació de l’àcid acètic a partir de materials inorgànics, feta per H.Kolbe l’any 1844. El gran augment en el nombre de composts orgànics coneguts i el perfeccionament de l’anàlisi orgànica elemental, fet per J.von Liebig, mostraren l’existència de substàncies que, tot i ésser essencialment diferents, tenien la mateixa composició elemental, cosa que donà lloc a la introducció del concepte d’isomeria per Berzelius. La sistematització en la classificació dels composts orgànics fou possible arran de l’establiment empíric del concepte de funció química i de la introducció, per part de Liebig i Wöhler, de la noció de radical, per a indicar grups d’àtoms que resten invariables al llarg de transformacions químiques successives. Tanmateix, la coexistència de teories divergents respecte a la natura dels composts orgànics conduí a una situació de notable confusió. El gran progrés de la química orgànica experimental, reflectit en els treballs de C.A.Wurtz i A.W.von Hofmann sobre les amines, A.W.Williamson sobre els èters, H.Kolbe sobre els productes de l’electròlisi dels àcids carboxílics i E.Frankland sobre els derivats alquil metàl·lics, menà al reconeixement de classes o tipus de composts. D’altra banda, la introducció per Frankland del concepte de valència, entenent-lo com a capacitat de combinació, i el desenvolupament per part de F.A.Kekulé i A.S.Couper de la teoria estructural, arran de l’establiment de la quadrivalència dels àtoms de carboni i de la capacitat d’aquests de combinar-se entre ells per formar cadenes, contribuïren a aclarir el problema de la formulació química. Simultàniament, el problema de la dimensió molecular (pes molecular) fou resolt definitivament per S.Cannizzaro en acceptar i aplicar la hipòtesi d’Avogadro. Ja abans de Cannizzaro, hom havia intentat de relacionar entre ells els elements coneguts; entre aquests intents destaca el de W.Prout (1815), que postulà la hipòtesi que tots els elements podien ésser considerats com a combinacions molt estables d’àtoms d’hidrogen. Tanmateix, la imprecisió en els valors assignats als pesos atòmics dels elements coneguts, i també el gran nombre d’elements encara desconeguts, restaren validesa a aquestes aproximacions. Posteriorment, les idees de Cannizzaro i el descobriment de nous elements permeteren a D.I.Mendelejev i J.L.Meyer de classificar els elements d’acord amb llur pes atòmic i llur caràcter químic en un sistema periòdic (element), (taula periòdica). Històricament, l’inici de la segona meitat del s. XIX representa, com a conseqüència del gran increment adquirit en els coneixements químics, la fi del químic general i el naixement de l’especialista, inicialment en les branques orgànica, inorgànica i analítica, i, cap a la fi del segle, en la de la química física, la industrial i la biològica. Els darrers anys, tot i alguns avenços en coneixements bàsics d’enllaços i mecanismes de reacció, la química ha progressat sobretot en la síntesi de noves molècules, que són utilitzades en els camps més diversos de la indústria. La demanda de nous materials , l’aparició de la cursa per obtenir nous superconductors , la utilització de nous fàrmacs o aliments i el suport per entendre processos biològics han marcat un progrés accelerat de la química. Al mateix temps, la preocupació pel medi ambient ha accentuat una mica la mala imatge d’aquesta ciència, que encara es considera, popularment, responsable en gran part de la contaminació del medi. La química, però, també ha proporcionat alternatives per evitar l’ús de substàncies perjudicials. La química s’associa, popularment, a causa de la contaminació, a producte no natural. El fet que alguns aliments s’anuncïin amb l’afegitó ‘no té química’ palesa que la gent sol interpretar la química com l’addició de substàncies no presents en un determinat aliment natural. Tot i així, és obvi que les substàncies naturals també són part de la química i que molts dels additius són necessaris per a la conservació d’alguns aliments. Quant a la contaminació, els problemes produïts per alguns compostos químics (com els CFC) són atenuats o eliminats per altres productes químics (substituts dels CFC). En agricultura, la utilització de pesticides químics s’intenta evitar amb la progressiva implantació de productes biològics o amb modificacions induïdes per enginyeria genètica. Tot i la aquesta mala imatge, la química ha estat i és una de les activitats bàsiques en qualsevol país industrial. El progressiu control de l’impacte ambiental de diverses activitats industrials pot fer que els efectes negatius de la química en el medi siguin cada vegada menors. Pel que fa a la indústria química, l’automatització i les tècniques de DNA recombinant o enginyeria genètica han produït un gran impacte en la indústria química. Pel que fa al primer, ha facilitat molt la tasca d’anàlisi, amb màquines robotitzades que realitzen aquesta feina rutinària amb gran rapidesa. També s’han automatitzat altres processos de separació, síntesi, etc. Pel que fa al segon, poden conformar una de les grans revolucions en la indústria química. Tot i els avenços esmentats en síntesi orgànica, l’obtenció de compostos biològics és molt complexa i la utilització dels mètodes d’enginyeria genètica pot facilitar molt les coses i abaratir el preu dels productes. La biotecnologia ha permès recórrer a fonts primeres diferents al petroli. Aquests processos també consumeixen menys energia i permeten una producció a gran escala. La biotecnologia ha ajudat a la diversificació dels grups químics en diversos camps (farmàcia, agricultura, alimentació). La síntesi biotecnològica pot no solament obrir la porta a nous productes, sinó també a donar més seguretat en d’altres. Així, l’hormona del creixement obtinguda a partir de les hipòfisis de cadàvers ha provocat risc de contaminació i adquisició de la malaltia de Creutzfeld-Jakob, risc que no es dóna quan l’hormona és sintètica. D’altra banda, l’obtenció de plantes transgèniques, és a dir, manipulades genèticament, obre la porta a noves substàncies. D’aquesta manera no solament es manipulen microorganismes per obtenir grans quantitats de certes substàncies, sinó que les plantes superiors també poden proporcionar compostos inusuals en el medi biològic. C. Somerville i el seu equip, de la Universitat de l’estat de Michigan, ha transferit un gen productor d’un plàstic, el polihidroxibutirat, que posseeixen alguns microorganismes, a una planta superior. Així se'n poden obtenir en més quantitat. La planta superior triada és una mostassa, l'Arabidopsis thaliana. La planta pot produir uns 100 micrograms de polímer per gram de fulla fresca. Essent tan gran el mercat dels polímers (i més encara en aquest cas, que és biodegradable) aquests mètodes biològics per obtenir compostos químics pot obrir grans perspectives. De la mateixa manera, els processos biotecnològics poden encetar una gran batalla comercial. Als EUA i el Japó ja es dediquen grans inversions a la biotecnologia, però la indústria química europea, tot i ésser potent, encara no pot plantar cara a les dues potències. El contacte entre investigadors i empresa és més important al Japó i els Estats Units i això ha perjudicat Europa. Tot i així, diverses empreses químiques europees, com Rhône-Poulenc, Hoechst i Bayer, ja dediquen un important percentatge del pressupost que dediquen a R+D (Recerca i Desenvolupament) a les ciències de la vida. De tota manera, malgrat les grans perspectives de la biotecnologia, en aquests moments encara s’ha de desenvolupar molt sobretot pel que fa al seu impacte en el mercat. D’altra banda, els coneixements sobre els lligams entre propietats macroscòpiques i estructura molecular d’una banda i en síntesi de l’altra permet dissenyar compostos amb unes propietats concretes, a partir de la modificació d’estructures i de càlculs teòrics sobre les característiques que tindrà. Això dóna pas al que s’ha anomenat ‘enginyeria molecular’. La indústria química és una de les activitats que permet anticipar el cicle econòmic. Això és degut a la posició que ocupa en el sistema productiu, ja que molts dels seus processos de transformació es troben a l’inici de la cadena productiva d’altres sectors industrials. Pel que fa a l’evolució recent, el període del 1985 al 1988 fou favorable per a la indústria química tant en l’àmbit nacional com internacional. Això féu que l’activitat inversora augmentés i que es destinés a la creació de noves plantes o a l’ampliació de les ja existents, i sobretot a la renovació d’equips industrials amb la finalitat de millorar i racionalitzar els processos productius, preservar el medi ambient o afavorir el procés d’estalvi energètic. L’any 1989 representa un punt d’inflexió en la bonança internacional del sector químic; a Espanya les cotes de creixement són inferiors a les del 1988. Aquest declivi de l’activitat assoleix els mínims entre el final del 1992 i el començament del 1993. Algunes de les causes d’aquesta davallada són la crisi del golf Pèrsic, la desacceleració de l’activitat econòmica general, la disminució de la demanda deguda a la recessió que experimentaven la majoria dels sectors industrials i la caiguda dels preus com a conseqüència de l’excés de capacitat derivat de les ampliacions iniciades en el cicle expansiu (1985-88). Davant d’aquesta situació, les grans empreses químiques desenvoluparen importants reestructuracions internes que els permetessin sortir enfortides de la crisi. Es féu necessària una concentració i una especialització de produccions més grans. En aquest context la situació de la indústria química catalana resultà favorable, ja que la major part de les empreses del sector implantades al Principat corresponien a companyies multinacionals europees, que en conjunt tenien el lideratge a nivell mundial. En el segon semestre del 1993 començà a recuperar-se l’activitat; aquesta reactivació fou deguda al bon comportament i les bones expectatives de les indústries d’on provenia la demanda i el consum final; però també hi influí de manera destacable el fet que els EUA passessin d’actuar com a exportadors a fer d’importadors a causa del fort augment de la demanda interna. Durant l’any 1994, i dins d’un clima econòmic general positiu, s’obtingueren resultats excel·lents. La recuperació de la demanda permeté millorar notablement les vendes, tendència que es mantingué durant bona part del 1995. Pel que fa a l’ocupació en la indústria química espanyola, l’any 1991 fou d’unes 249 000 persones. Aquesta xifra representa el 8,6% de l’ocupació en el sector industrial, i l’1,6% de la població activa. A Catalunya això representà el 26% del total de l’ocupació del sector químic espanyol. El nombre de llocs de treball disminuí des de l’any 1990 al 1993, però el 1995 s’inicià una recuperació que s’anà consolidant. La indústria química espanyola es concentra principalment a Bilbao, Barcelona, Tarragona, Madrid, Puertollano, València, Huelva i Algesires, que cobreixen tots els subsectors químics. S'observa una tendència general a la integració progressiva de les fabricacions relacionades que pot desembocar en complexos industrials gegants. La fabricació d’un producte fa aparèixer quasi sempre un o diversos subproductes, que és necessari utilitzar per a evitar les pèrdues, la pol·lució i per a millorar els preus de cost; aquests subproductes es converteixen en la primera matèria d’una altra fabricació. Aspectes clau en la indústria química són recerca i desenvolupament (R+D) en tots els sectors i subsectors. Això respon a la necessitat que té la indústria química de millorar els processos productius i el desenvolupament de productes nous i millors que els ja existents. La indústria química és una de les que més inverteix en R+D, tant en despeses com en personal. L’any 1990, les despeses en R+D a la indústria química catalana suposaren més del 50% del total invertit a Catalunya. Malgrat aquesta xifra, els recursos destinats a R+D per la indústria química encara són molt inferiors als recursos que hi destinen els principals països de la Unió Europea. Per reduir aquesta diferència, l’any 1987 hom posà en marxa el pla nacional de recerca científica i desenvolupament tecnològic, amb dues línies d’actuació: d’una banda, la formació de personal investigador en l’àmbit acadèmic, el finançament de projectes i el proveïment de la infraestructura; i de l’altra, a través de projectes concertats de R+D en el camp industrial. Un aspecte associat a la recerca i el desenvolupament és la incorporació de noves tecnologies, ja que és el trasllat a la unitat de producció dels nous coneixements i experiències adquirits a través de la R+D en el laboratori. Sense la tecnologia adequada, un procés productiu pot quedar desfasat i passar de produir beneficis a generar pèrdues en molt poc temps. És el cas de la indústria dels fertilitzants, que acumulà una sèrie de factors que la portaren a una situació insostenible, entre altres l’ineficaç procés productiu de l’amoníac (primera matèria per a l’obtenció dels adobs nitrogenats) a partir de la nafta, enfront de l’obtenció a partir del gas natural que redueix sensiblement els costs. L’any 1988 hom posà en marxa el pla de reconversió del sector, per tal de garantir-ne la supervivència i fer-lo competitiu en l’àmbit europeu. Un altre aspecte de la indústria química que cada vegada pren més importància és la seva relació amb el medi ambient. Les repercussions generades per la indústria química sobre el medi afecten tant l’emissió de contaminants atmosfèrics com als abocaments líquids. Els principals contaminants atmosfèrics generats per la indústria química són: CO2, CO, SO2, NOx, fums, partícules i aerosols. Els abocaments líquids contaminants són molt específics per a cada tipus d’indústria i procés particular. Els esforços per evitar problemes mediambientals inclouen programes per reduir en gran mesura les emissions de les plantes de producció i reduir també la generació de residus. Hom intenta, doncs, redissenyar productes i processos químics per reduir al màxim l’impacte mediambiental.
Pel que fa al desenvolupament de la química analítica a la segona meitat del s. XIX, els trets fonamentals foren la preferència inicial dels mètodes gravimètrics respecte als volumètrics, la progressiva importància d’aquests darrers i, finalment, la introducció de mètodes instrumentals d’anàlisi (espectroscopi), (microscopi), (polarímetre); una de les realitzacions més importants fou la determinació amb precisió dels pesos atòmics. Paral·lelament, i pel que fa a la química orgànica, la introducció de la teoria estructural per F. A. Kekulé, A. S. Couper i A. M. Butlerow, i el seu perfeccionament per J. H. Van't Hoff i J. A. Le Bel, pel que fa als problemes de laisometria (tautomeria) i de l’estereoquímica (activitat òptica), establirenles bases per a un ràpid desenvolupament. L’elucidació del’estructura del benzè per Kekulé i la demostració de l’equivalència de les seves posicions obriren el camp de la química aromàtica, dins el qual tingué lloc una gran tasca de síntesi, pricipalment a Alemanya, que culminà en el naixement de la indústria dels colorants sintètics (indi, alitzarina), de lafarmacèutica (aspirina, novocaïna) i dels explosius (dinamita). Quant a la química dels productes naturals, cal destacar els estudis d’E. Fischer sobre els sucres, les purines i les proteïnes, i els d’O. Wallach sobre els terpenòids. Durant el mateix període, el desenvolupament de la química inorgànica fou obstaculitzat per l’aplicació incorrecta de la teoria estructuralorgànica i per la dificultat inherent a treballar sobre una taula periòdica àmplia i, alhora, incompleta. Tanmateix, hom aconseguí progressos importants, entre els quals cal esmentar l’aïllament del fluor per F. Moissan l’any 1886 i el desenvolupament pel mateix Moissan del forn elèctric (que permeté l’estudi de la química de les altes temperatures), o el descobriment dels gasos nobles fet per W. Ramsay els darrers anys del segle i l’aïllament de la majoria dels metalls de les terres rares. En el vessant industrial, fou desenvolupada la producció a gran escala d’àcids minerals (àcid sulfúric), àlcalis (mètode de Leblanc), (procés Solvay), agents blanquejants i fertilitzants. L’avenç teòric més important dut a terme durant aquest període fou la teoria de la coordinació, formulada per A. Werner l’any 1892 i que, recollint la teoria de la ionització del camp de la química física i la importància de la geometria en l’enllaç químic com a conseqüència dels estudises tereoquímics en el camp de la química orgànica, permeté d’explicar l’estructura dels composts inorgànics, especialment els ions complexos. La química biològica durant el s. XIX s’ocupà, principalment, de problemes pràctics relacionats amb l’agricultura (fertilitzants, creixements de les plantes) i la medicina (digestió, fermentació, respiració animal). Des del punt de vista teòric, hom estudià la fotosíntesi, els constituentsdels materials biològics (lípid), (glúcid), (proteïna) i el paper dels enzimsen la fermentació. Val a dir que des de la fi del s. XIX la química biològica anà independitzant-se de la química i prengué el nom de bioquímica. Malgrat que des del començament del s. XIX els químics s’havien interessat per les qüestions teòriques relacionades amb les reaccions i els composts químics, no és, formalment, fins l’any 1887 que, arran de la fundació per W. Ostwald de la revista Zeitschrift für physikalische Chemie', neix la químicafísica com a disciplina independent. Un dels primers objectius dels químics teòrics fou de relacionar la constitució química de les substàncies amb llurs propietats físiques. En aquesta direcció foren notables els treballs de H. Kopp (1817-92), d’abast molt general. Pel que fa a les propietats òptiques de les substàncies, són importants les contribucions de H. A. Lorentz i L. V. Lorenz, el qual aportà el concepte de refractivitat molecular. Pel que fa a les propietats magnètiques, cal destacar les aportacions de J. Kerr, basades en els conceptes dediamagnetisme i paramagnetisme de M. Faraday. Un altre avenç important fou la formulació de la teoria cinètica molecular i de la termodinàmica química, basades en fenòmens físics benestudiats i que experimentaren un ràpid desenvolupament apartir del 1850, bé que anteriorment la termodinàmica de N. L. S. Carnot i B. P. E. Clapeyron havia ja contribuït a la superació de la teoria de la força vital. Pel que fa a la teoria cinètica dels gasos, llur estudi rebé l’impuls inicial dels treballs de J. P. Joule sobre l’equivalència mecànica de la calor, i les seves aplicacions foren desenvolupades entre els anys 1855 i 1890 per R. Clausius, L. Boltzmann, W. Thomson, J. C. Maxwell i J. D. Van der Waals. Quant a la termodinàmica química, cal destacar les contribucions de G. H. Hess (llei de Hess), els estudis de M. Berthelot en la mesura de calors de reacció, els treballs de Clausius sobre l’equació de Clapeyron, els de J. W. Gibbs sobre l’equilibri químic en sistemes heterogenis i sobre la regla de les fases (fase), els de H. Le Chatelier sobre l’equilibri en sistemes homogenis i, sobretot, els de C. M. Guldberg i P. Waage, que estudiaren globalment el problema de l’equilibri químic, introduïren el concepte de massa activa, sinònim de l’actual concentració, i formularen la llei d’acció de masses com a expressió matemàtica de l’equilibri químic. D’altra banda, Van't Hoff estudià l’evolució de la constant d’equilibri amb la temperatura, i S. Arthenius, l’efecte de la temperatura sobreles velocitats de reacció, amb la introducció del concepte demolècula activada. Finalment, i pel que fa a l’estudi de les solucions, cal esmentar les aportacions al coneixement de les propietats col·ligatives fetes per Van't Hoff respecte a la pressió osmòtica i per F. M. Raoult sobre pressió de vapor idescens crioscòpic, i també l’estudi de la dissociació electrolítica portat a terme per Arrhenius. Els progressos teòrics que tingueren lloc en el camp de la física durant els darrers anys del s. XIX demostraren progressivament lainvalidesa del model atòmic de Dalton. Fets com ara el descobriment des espectres atòmics, el comportament dels gasos en els tubs de descàrrega —l’estudi del qual portà com a conseqüència el descobriment de l’electró (J. J. Thomson, 1897)—, el descobriment dels raigs X (K. Röntgen, 1895) i elde la radioactivitat demostraren la necessitat, d’altra banda ja suggerida per Boltzmann, de reelaborar la teoria atòmica (àtom). Un primer intent en aquest sentit fou fet per E. Rutherfordl’any 1911, arran dels seus estudis sobre la dispersió departicules alfa (model atòmic de Rutherford). Les limitacions inherents al model atòmic de Rutherford foren superades per N. Bohr, elqual, l’any 1913, introduí en el tractament atòmic el principi de quantització de M. Planck i elaborà un model atòmic per a l’àtom d’hidrogen (àtom de Bohr). Tanmateix, el model atòmic de Bohr no explicava els espectres dels àtoms polielectrònics. Posteriorment (1915), A. Sommerfeld modificà aquest model amb la introducció d’òrbites el·líptiques. L’aplicació als àtoms polielectrònics fou simplificada pels treballs de H. Moseley (llei de Moseley), que permeteren de compendre la disposició dels electronsinterns. Així, N. Bohr, en introduir el concepte de càrrega nuclear efectiva, tractà teòricament els metalls alcalins. Elmateix autor postulà més tard una ordenació dels electronsinterns en capes i subcapes, i arranjà els elements en períodes de 2, 8, 8, 18, 18 i 32 membres. El pas definitiu per a arribar ala visió atòmica actual es fonamenta en la mecànica ondulatòria de L. de Broglie, enunciada l’any 1920, i en la mecànica matricial de W. Heisenberg, desenvolupada l’any1925, i que fou continuada amb la formulació del principi d’incertesa. Les idees de L. de Broglie foren desenvolupades per E. Schrödinger, el qual formulà l’any 1926 un model matemàtic exacte per a l’àtom d’hidrogen (model aatòmic de Schrïdinger). A través dels treballs d’aquests darrers autors, el concepte de l’àtom passà del model visual i intuïtiu de Bohr a una formulació matemàtica difícilment visualitzable, que lentament s’ha anat introduint entre els químics. Uns altres desenvolupaments importants en el camp de la química física que han tingut lloc al llarg del primer terç del s. XX han estat, pel que fa a la termodinàmica, la continuació d’estudis sobre l’equilibri químic i la formulació del tercer principi (W. Nernst, 1906); pel que fa a la cinètica, cal esmentar la teoria de les velocitats de reacció absolutes (teoria de l’estat de transició), desenvolupada per H. Eyring i M. Polanyi l’any 1931; quant a les teories del’enllaç químic, cal esmentar els treballs que, entre els anys 1916 i 1920, dugueren a terme, independentment, G. N. Lewis, W. Kossel i I. Langmuir, els quals conceberen l’enllaç com a compartició de parells electrònics; a Langmuir és degut el concepte de covalència. Posteriorment, N. V. Sidgwick introduí laidea de covalència dativa i l’aplicà a l’explicació de la natura del’enllaç dels complexos de Werner. La introducció de les idees de la mecànica quàntica en la teoria de l’enllaç és deguda a W. Heitler, F. London, M. Born, L. Pauling i J. C. Slater. Pauling introduí el concepte d'orbital i contribuí, conjuntament amb Slater i E. Hückel, al desenvolupament de la teoria de la ressonància (mesomeria), derivada dels treballs de Heisenberg. Uns altres aspectes estudiats durant aquests anys foren el concepte del caràcter iònic parcial de l’enllaç per pont d’hidrogen, com també les teories de l’enllaç metàl·lic. Pel que fa a l’estudi de les solucions, les limitacions de la teoria de la dissociació electrolítica d’Arrhenius feren necessaris untractament més complet, el qual fou elaborat l’any 1923 per P. Debye i E. Hückel (teoria de Debye-Hückel), i complementat per L. Onsager l’any 1926. Durant aquest mateix període, lateoria dels àcids i les bases tingué un desenvolupament notable. Així, l’any 1909, S. P. L. Sørensen introduí el concepte de pH; posteriorment T. M. Lowry i J. N. Bronsted estudiaren extensament els àcids i les bases des del punt de vista protònic, i finalment, Lewis formulà la teoria general d’àcids i bases des de la perspectiva del bescanvi de parells electrònics (1938). Simultàniament, l’estudi de les macromolècules i dels col·loides fou possibilitat pel desenvolupament de la ultracentrifugadora, fet per T. Svetberg, i de l’electroforesi, degut a A. Tiselius. Dins d’aquest camp, H. F. Freundlich i Langmuir estudiaren rigorosament els fenòmens de superfície (tensió superficial). Finalment, el desenvolupament de les tècniques instrumentals espectroscòpiques i de difracció proporcionà la metodologiaadient per a aprofundir el coneixement de l’estructura molecular. Pel que fa a la química analítica, els primers decennis del s. XX no representaren un progrés tan espectacular com el que es produí en altres branques de la química. Així, durant aquestperíode, l’anàlisi quantitativa experimentà el refinament de lestècniques gravimètriques i volumètriques, les quals dataven del segle anterior, com a conseqüència de l’aplicació de conceptes teòrics (efecte d’ió comú, pH, formació d’ions complexos, acció amortidora, etc. ) als problemes analítics i al desenvolupament d’una gran varietat d’indicadors i de reactius pel que fa a la volumetria. Quant a la metodologia, cal destacar la introducció del mètode de K. Fischer per a la determinació de l’aigua, l’any 1935, el qual fou adaptat a una gran varietat de composts orgànics. Pel que fa a l’anàlisi instrumental, les fites més importants foren el desenvolupament de l’elèctrode de vidre, que permeté una gran extensió dels mètodes potenciomètrics, la introducció del polarògraf per J. Heyrovsky l’any 1925, i el desenvolupamentde les tècniques colorimètriques, espectroscòpiques i espectromètriques (nefelometria, espectrofotometria d’infraroig, de Raman, d’ultraviolat i de visible, espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear, espectrofotometria d’absorció atòmica i espectrometria de masses), les quals assoliren amb el temps una importància fonamental. Una altra tècnica analítica nascuda al s. XX és la cromatografia. Elstreballs de M. S. Tswett sobre paper i en columna, desenvolupats entre els anys 1906 i 1914, marquen el seu origen. A partir d’aquell moment, la introducció successiva de diversos mètodes de detecció de composts no colorats, la de la cromatografia de bescanvi iònic, la de partició, la de gasos, la líquida d’alta pressió, etc. ampliaren substancialment els camps d’aplicació de la tècnica. Finalment, la introducció dels radioisòtops a partir de l’any 1913 i de l’anàlisi de difracció deraigs X (W. H. Bragg i W. L. Bragg, 1912) representaren dues innovacions que demostraren ja ben aviat llur gran vàlua en la resolució de problemes analítics inabordables per altres tècniques. Quant a la química inorgànica, a l’inici del s. XX eren coneguts un gran nombre d’elements i composts, però hi mancava una sistematització dels coneixements. Malgrat l’existència de lateoria de la coordinació de Werner, els químics inorgànics no disposaven d’una teoria estructural d’abast general. La introducció de les tècniques de difracció de raigs X per a l’estudi de l’estructura cristal·lina i les aportacions de Lewis, Kossel, Langmuir i Sidgwick sobre la teoria de l’enllaç químic representaren un avenç parcial, però no fou fins a l’aplicació dels principis de la mecànica quàntica que el problema estructural tingué un enfocament coherent. L’aplicació d’aquests principis permeté de tractar, no únicament l’estructura dels composts inorgànics convencionals, sinó també la dels que gaudien de característiques peculiars, tals com complexos de coordinació, quelats, clatrats i complexos σ i π, la qual cosa representà la desaparició de la barrera tradicional entre la química inorgànica i la química orgànica, donà lloc al naixement de la química organometal·lica i marcà l’inici d’una etapa de ressorgiment i de gran expansió de la química inorgànica. Entre els avenços produïts en terrenys concrets, cal esmentar la compleció de la taula periòdica amb el descobriment de l’hafni, el reni, el tecneci, el franci, l’àstat, el promeci i els elements transurànids, la sistematització de l’estudi dels metalls de les terres rares, el desenvolupament dela química dels composts de coordinació, l’estudi de la química dels gasos nobles i el gran ressò que ha trobat l’expansió de la química d’alguns elements particulars, com el silici (silicona), elbor i el fluor. Possiblement, la química orgànica és, al llarg del s. XX, la branca de la química que ha experimentat una evolució més lligada als interessos industrials. Així, ja al començament del segle, existia a Alemanya una poderosa indústria química estretament lligada amb la recerca bàsica. Únicament com a conseqüència dela Primera Guerra Mundial, uns altres estats desenvoluparen una indústria química pròpia. L’interval entre les dues guerres mundials marcà un desplaçament del centre de gravetat de la indústria química i, paral·lelament, dels avenços en la recerca bàsica, cap a Suïssa, Anglaterra i els EUA. D’altra banda, i atenent els materials de partida comuns en la recerca i en la indústria, hom pot distingir dos períodes ben delimitats. Fins els anys trenta, el substrat emprat fou el quitràde carbó, i aleshores la química dels composts aromàtics fou la que assolí un major desenvolupament. Posteriorment, la caiguda en desús de la destil·lació seca de l’hulla a causa de la introducció de la il·luminació elèctrica, féu necessari el reemplaçament del quitrà de carbó per uns altres materials, com el petroli i els productes de fermentació. Amb el pas dels anys, el petroli anà convertint-se en el material més important. Els avenços teòrics relatius a l’estructura atòmica i a la natura de l’enllaç químic repercutiren ràpidament en el camp de la química orgànica i cristal·litzaren en un primer intent de sistematització de les reaccions orgàniques en tipus generals, segons les espècies que intervenen en els mecanismes; aquest intent fou degut a R. Robinson i, sobretot, a C. K. Ingold, el qual introduí els conceptes d'efecte inductiu i efecte mesomèric, electrofília i nucleofília. D’altra banda, s’inicià el coneixement dels radicals lliures, camp en el qual M. Gomberg fou un dels capdavanters. Pel que fa a l’estereoquímica, hom féu notables avenços en els camps de la isometria òptica, de la isometria geomètrica i, a partir del 1930, de l’anàlisi conformacional. Lasíntesi orgànica presenta al llarg del segle dos períodes ben diferenciats. Fins els anys quaranta, es desenvoluparen fonamentalment procediments sintètics, entre els quals hompot esmentar la síntesi de Grignard, la reacció de Diels-Alder ila hidrogenació catalítica. A partir dels anys quaranta, la síntesi orgànica ha sofert una profunda reansformació amb l’aplicació de plantejaments teòrics en la programació de problemes sintètics i l’ús de l’anàlisi instrumental en el control de les reaccions, la qual cosa ha permès de dur a terme síntesis d’un gran nombre de passos. Els productes naturals han tingut un paper vital estimulant aquest canvi. D’aquest període hom pot destacar fonamentalment les contribucions de L. Ruzicka, R. B. Woodward i E. J. Corey. Pel que fa a la química dels productes naturals, hom ha resolt els problemes fonamentals inherents a l’estructura i a la síntesi de la majoria dels tipus representatius (alcaloides, esteroides, terpenòids, hidrats decarboni, etc. ), però l’avenç més important ha tingut lloc en el coneixement de la funció biològica d’aquestes molècules, laqual cosa ha constituït un dels objectius fonamentals de la bioquímica. Des d’una perspectiva global, el període posterior a la Segona Guerra Mundial ha representat un avenç molt important en tots els àmbits de la química. La manca de perspectiva impedeix, però, destacar cap salt qualitatiu comparable al que es produí, en tots els àmbits de la ciència, en el decenni dels anys trenta.