Kjemi er læren/vitenskapen om stoffene. Kunnskapene blir ervervet ved prøvning og feiling, og nedfelt til å begynne med i arbeidsmåter og tradisjoner i mange håndverk. Etter hvert ble kunnskapene systematisert og hypoteser og teorier ble formulert og testet. I dag er kjemi et undervisningsfag som har røtter langt tilbake i menneskets historie på jorden.
Allerede i forhistorisk tid ervervet menneskene seg kunnskaper om farging, garving, pottemakeri, legemidler, nytelsesmidler og giftstoffer. De så at druesaft ble til vin og de fremstilte mjød og øl dvs de lærte seg å omvandlet sukker til etanol. De gamle indere, babylonere, egyptere og kinesere fremstilte mateddik ved gjæring fra etanolholdige væsker.
Også kjennskapet til metallene gull, sølv, kobber, bly, tinn og jern går tilbake til forhistorisk tid. Gull var sannsynligvis det første metall som fanget menneskenes interesse. De eldste blyfunn stammer fra ca. 6500 f.Kr., mens jern og kobber har vært kjent fra ca. 5000 f.Kr. Selv om jern fra meteoritter enkelte steder har vært benyttet før kobber, er kobber likevel det metall som først ble tatt i bruk i større utstrekning og la grunnlaget for de gamle metallkulturer, først som rent metall i kobberalderen, senere som legering med tinn i bronsealderen. Allerede ca. 3500 f.Kr. fremstilte egypterne kobber ved å redusere malakitt fra Sinaihalvøya med trekull. De eldste bronsefunn er fra ca. 3500-3300 f.Kr., de eldste funn av rent tinn fra ca. 2600 f.Kr. Den første kunstige fremstilling av jern antar man fant sted i Lilleasia ca. 1300-1200 f.Kr., og fra ca. 1000 f.Kr. var jern i alminnelig bruk i Egypt. Metallet antimon har vært kjent helt fra ca. 3000 f.Kr.
Glass ble også fremstilt tidlig. I Egypt har man funnet glassdråper som skriver seg fra ca. 3400 f.Kr. Rundt 1370 f.Kr. fremstilte egypterne glass i digler ved å smelte kvartssand og soda. Blått- og grønnfarget glass med innhold av kobberforbindelser var likeledes kjent i Egypt, og egyptisk blått ble anvendt som blå glasur for keramikk og fajanse. Allerede ca. 1450 f.Kr. ble koboltforbindelser brukt for å farge glass blått.
Farging av tøyer med indigo ble utført i Egypt så tidlig som ca. 1600 f.Kr. Antikkens purpur skriver seg sannsynligvis fra Kreta, hvor fargestoffet ble fremstilt av marine skalldyr. Fargestoffet skarlagen ble fremstilt av skarlagenslus (cochenille). Farging med krapprødt (alizaron) fra krapplantens rot var også kjent. Denne fargingen krevde dessuten kjennskap til beisemidler som alun. Ved balsamering med koksalt og alun laget egypterne mumier både av døde mennesker og dyr.
Den klassiske greske kulturs bidrag til kjemiens utvikling var meget beskjeden. Grekerne var først og fremst filosofer, men tross den rent spekulative karakter deres ideer hadde, fikk disse en enorm betydning for all naturvitenskapelig tenkning og virksomhet i bortimot to tusen år. Den første greske filosof man kjenner navnet på, er Thales fra Milet (ca. 625-545 f.Kr.). Han innførte læren om elementene ved å betrakte vann som opprinnelsen til alle ting. Anaximenes (ca. 570-526 f.Kr.) mente at luft var det primære stoff. Heraklit (ca. 544-475 f.Kr.) betraktet ilden som opprinnelsen til alle ting. Empedokles (ca. 483-423 f.Kr.) hevdet at ild, luft, vann og jord var de fire røtter til alle ting. Sin endelige form fikk denne lære om elementene av Aristoteles (384-322 f.Kr.), som modifiserte Empedokles' lære om de fire elementer ved å oppfatte dem som en kombinasjon av et substrat og to av de fire egenskapene varm, kald, fuktig og tørr. Da egenskapene ifølge Aristoteles lot seg ombytte, måtte dette bety at elementene også skulle kunne omdannes i hverandre. På den måten ble Aristoteles' lære det filosofiske grunnlag for alkymien og dens forsøk på å omdanne grunnstoffene i hverandre.
Atombegrepet kan også føres tilbake til de greske filosofer. Levkippos (ca. 470 f.Kr.) og hans elev Demokrit fra Abdera (ca. 460-370 f.Kr.) regnes som grunnleggere av denne teori (se atom). Deres lære ble imidlertid ikke godtatt av Aristoteles. Den kom derfor i miskreditt og ble først tatt opp igjen i nyere tid. Et visst kjennskap til kjemiske stoffer eksisterte i det klassiske Hellas. Stoffer som kobber-, jern- og sinkoksid var kjent. Eksperimentelle fremskritt fant imidlertid ikke sted.
Heller ikke romerne bidrog mye til å utvide de kjemiske erfaringer. Det ble dog gjort visse praktiske fremskritt for metallfremstilling, og romerne fremstilte gull, sølv, kobber, kvikksølv, jern, tinn og bly med forbausende god renhetsgrad. Romerne kjente dessuten til gips, alun, lær, stivelse, soda, pottaske og en rekke andre nyttige stoffer, bl.a. eddik. Med det romerske rikes forfall og undergang ble det slutt med fremgangen på kjemiens område.
Også i Kina kjente man tidlig gull, sølv og kobber. Bronse forekom allerede 1100-1000 f.Kr., jern ca. 500 f.Kr. Boken Shu-ching (opptegnelsenes kanoniske bok) inneholder et kapittel som muligens skriver seg helt fra ca. 2200 f.Kr., en beretning om de fem elementer: vann, ild, tre, metall og jord.
I India synes den kjemiske virksomhet hovedsakelig å være knyttet til medisin og farmasi, og den har hatt liten betydning for kjemiens utvikling i de vestlige land.
Tidsrommet ca. 200 til ca. 1500 i kjemiens historie var vesentlig preget av alkymien og dens forgjeves forsøk på å forvandle uedle metaller til gull ved hjelp av «de vises sten». (Se alkymi.)
TIDEN CA. 1500 TIL CA. 1700Den alkymistiske innflytelse gjorde seg gjeldende i Europa helt frem til begynnelsen av 1800-tallet, men allerede på 1500-1600-tallet begynte nye ideer og målsetninger å trenge seg gjennom de såkalte iatrokjemikere. Tiden fra ca. 1500-1650 kalles av og til den iatrokjemiske epoke. Iatrokjemikerne prøvde gjennom systematiske forsøk å komme frem til stoffer som kunne utnyttes i medisinen og for andre praktiske formål. Grunnleggeren og den mest fremtredende representant for retningen var Paracelsus (1493-1541) som hevdet at kjemiens viktigste oppgave var å fremstille legemidler. J. B. van Helmont (1577-1644) var en av de første kjemikere som utførte kvantitative forsøk basert på veining. Han innførte betegnelsen gass. J. R. Glauber (1604-1700) bidrog i vesentlig grad til å klargjøre egenskapene til syrer, baser og salter. Den tyske legen D. Sennert (1572-1637) får gjerne æren for å ha gjenopplivet atomteorien (1604), men det er i første rekke P. Gassendis (1592-1655) fortjeneste at teorien ble tatt i bruk og alminnelig kjent.
Flere bøker om kjemisk-tekniske spørsmål ble utgitt i dette tidsrommet, særlig om metallurgiske emner og om fremstilling av glass og keramiske produkter. I 1597 så den første lærebok i kjemi dagens lys: Alchemia av A. Libavius (1550-1616).
Både J. Jungius (1587-1657) og R. Boyle (1627-91) benyttet seg av atombegrepet. Boyle tillegges mer enn noen annen æren for å ha grunnlagt den moderne eksperimentelle kjemi. Eksperimentet skal ifølge Boyle være grunnlaget for enhver teori, og enhver teori skal føre til nye eksperimenter og oppdagelser. Hans synspunkter er i første rekke beskrevet i boken The Sceptical Chymist, utgitt i London 1661. Boyle utførte grunnleggende forsøk med gasser og fant 1662 den lov som bærer hans og Mariottes (ca. 1620-1684) navn. Boyle regnes som en av grunnleggerne av den kvalitative analyse. Han studerte forbrenningsreaksjoner, spesielt metallenes forhold ved oppvarming. Både Boyle, hans samtidige R. Hooke (1635-1702) og J. Mayow (1641-79) viste at metallene ble tyngre ved oppvarming, noe de mente skyldtes at luft ble «absorbert» ved oppvarmingen. Kjemikerne bygde imidlertid ikke videre på denne ideen, og det ble i stedet en helt annen og fullstendig gal teori, flogistonteorien, som kom til å prege oppfatningen av forbrenningsprosessene i de drøyt neste hundre år. Flogistonteorien fra ca. 1697 skyldes J. J. Becher (1635-82) og G. E. Stahl (1660-1734).
TIDEN FRA CA. 1700 TIL CA. 1800Flogistonteorien fikk stor utbredelse og fant mange tilhengere. Samtidig gjorde den analytiske kjemi store fremskritt, særlig i Sverige og Tyskland, hvor det ble utarbeidet gode metoder både for kvalitativ og kvantitativ analyse av mineraler. Analysene var hittil for det meste blitt utført på «tørr vei» ved smeltning og destillasjon og uten bruk av løsninger. Nå ble også reaksjoner i løsninger, såkalte «våtveismetoder», tatt i bruk for analytiske formål. Som et resultat av de nye analytiske metodene ble mange nye grunnstoffer oppdaget i løpet av 1700-tallet: kobolt (1735), sink (1742), platina (1750), nikkel (1751), mangan (1774), molybden (1782) og wolfram (1783). Alt i alt var 34 grunnstoffer kjent ved slutten av 1700-tallet, hvorav 20 ble oppdaget mellom 1750 og 1798.
I denne perioden ble det foretatt en rekke grunnleggende forsøk over gasser og deres egenskaper. Bl.a. viste J. Black (1728-99) at en gass kunne forene seg kjemisk med et fast stoff og gi en ny forbindelse med andre egenskaper. Dette endret radikalt oppfatningen av hva en gass var, men fremdeles ble alle gasser kalt luft.
Avgjørende oppdagelser ble gjort av briten Henry Cavendish, som i 1766 oppdaget hydrogen («brennbar luft», av han og andre kjemikere på den tid antatt å være flogiston), av Daniel Rutherford som i 1772 oppdaget nitrogen (av han kalt «forpestet luft»), av Joseph Priestley da han 1774 oppdaget oksygen (av han kalt «deflogisert luft»), av svensken Carl Wilhelm Scheele som i 1774 oppdaget klor.
Franskmannen Antoine Laurent Lavoisier påviste i strid med flogistonteorien at stoffer tar opp oksygen fra luften når de brenner, og at dette er årsaken til at det skjer en økning av massen ved forbrenningen.
Av avgjørende betydning for kjemiens videre utvikling var at man i løpet av 1700-tallet tok kvantitative metoder mer i bruk. Kjemien forandret dermed fullstendig karakter fra å være en rent beskrivende, kvalitativ vitenskap til å bli en eksakt vitenskap. Utviklingen av kjemien på 1800-tallet og helt frem til våre dager har i høy grad vært preget av at kjemien i stadig større utstrekning har tatt fysiske målemetoder i bruk.
En rekke betydningsfulle kjemisk-tekniske fremskritt ble gjort på 1700-tallet. Porselen ble gjenoppfunnet i Europa av Johann Friedrich Böttger i Meissen 1708-09. I 1746 ble den første fabrikk for teknisk fremstilling av svovelsyre etter blykammermetoden satt i gang i Birmingham av J. Roebuck og Garbett. I 1747 påviste A. S. Marggraf (1709-82) sukker i fôrbeter og åpnet dermed for muligheten av å fremstille sukker av beter (1799). I 1791 ble oppdaget hvordan soda kunne fremstilles fra koksalt, svovelsyre, kull og kalkstein (Leblanc-prosessen). I 1789 oppdaget Claude-Louis Berthollet den blekende virkning av klor, og 1799 fremstilte Smithson Tennant klorkalk og grunnla klorblekingen.
Organisk kjemi
I kjemien var det på 1600- og 1700-tallet i første rekke mineraler, salter og andre uorganiske stoffer som interesserte. Men teknologer, farmasøyter, leger og alkymister hadde også arbeidet med naturens stoffer, slike stoffer som vi nå kaller organiske. sukker, alkohol, eddiksyre, stivelse og enkelte fargestoffer var kjent og tatt i bruk alt i oldtiden. På slutten av 1700-tallet ble flere organiske forbindelser isolert og beskrevet. Torbern Bergman var den første som skjelnet mellom uorganiske og organiske stoffer (1780), og J. J. Jöns Jacob Berzelius var den første som brukte betegnelsen organisk kjemi (1806), selv om han med dette nærmest mente det som i dag kalles biokjemi.
TIDEN FRA CA.1800 TIL CA. 1900For kjemiens utvikling på 1800-tallet ble J. Daltons (1766-1844) atomteori til John Dalton fra 1807 av fundamental betydning. Den gav en enkel forklaring på Joseph Louis Prousts lov om de «konstante proporsjoner i de kjemiske forbindelser» fra 1799 og Daltons egen lov «om de multiple proporsjoner i de kjemiske forbindelser» fra 1803. De nevnte lover la grunnlaget for meget nøyaktige atommassebestemmelser, noe som Berzelius er kjent for.
Antall kjente grunnstoffer økte raskt. Allerede 1814 var antallet kommet opp i 46, og i 1869 var tallet vokst til 63. Samtidig oppstod behov for en systematisering og klassifisering av grunnstoffene. Dette fant sin løsning ved utarbeidelsen av grunnstoffenes periodesystem i 1869 ved russeren Dmitrij Ivanovitsj Mendelejev og tyskeren L. Meyer (1830-95).
Organisk kjemiPå begynnelsen av 1800-tallet fremkom forskjellige teorier for å forklare organiske forbindelsers sammensetning og egenskaper. Imidlertid var det først valensteorien utformet av Friedrich August Kekule von Stradonitz som gav den organiske kjemi det teoretiske grunnlaget som den siden har kunnet bygge videre på. Kekulé hevdet 1858 den fundamentale oppfatning at karbon har fire «affinitetsenheter» med hvilke karbon kan forene seg med fire «énatomige» grunnstoffer som f.eks. hydrogen. Videre hevdet han at et karbonatom kunne bruke en av sine affinitetsenheter til å forene seg med et annet karbonatom, slik at hvert av de to karbonatomene da ville ha tre enheter til å forene seg med andre atomer. På et lignende vis kunne kjeder av karbonatomer danne basis for en rekke organiske forbindelser.
Uavhengig av og omtrent samtidig med Kekulé fremla A. Couper (1831-92) samme oppfatning av karbonets fireverdighet. Couper brukte prikkede linjer for å angi affinitetsbindingene og innførte dermed det system som senere ble alminnelig brukt. Ordet valens ble først innført av C. H. Wichelhaus (1842-1927) i 1868.
Kekulés og Coupers valensteori gav en tilfredsstillende forklaring på de alifatiske forbindelser. De aromatiske forbindelser var derimot fremdeles en gåte. Kekulé gav i 1865 en løsning på problemet ved å hevde at de seks 6 karbonatomene i benzen, C6H6, dannet en ring hvor karbonatomene avvekslende var bundet til hverandre med enkelt- og dobbeltbindinger slik at karbonet bevarte sin fireverdighet. Selv om Kekulés benzenstruktur siden er blitt modifisert, har den spilt en avgjørende rolle for den organiske kjemis utvikling. Kekulé antydet 1867 en tetraedrisk modell for karbonatomet med atomet som en sentral kule og de fire valenser pekende mot hjørnene i et tetraeder. Denne idé ble utviklet videre av J. H. van't Hoff (1852-1911) og uavhengig av J. A. Le Bel (1847-1930). Dette førte videre til teorien om det asymmetriske karbonatom og til stereokjemien.
Den syntetiske organiske kjemi har sin opprinnelse i F. Wöhlers (1800-82) fremstilling av oksalsyre fra dicyan 1824 og av urea (urinstoff) ved oppvarming av ammoniumcyanat 1828. Den første fullstendige syntese av en organisk forbindelse ut fra grunnstoffene var H. Kolbes (1818-84) fremstilling av eddiksyre i 1844 over karbondisulfid og karbonklorid.
Senere har den organisk-syntetiske kjemi gjennomgått en rivende utvikling. Man lyktes i å kunstig fremstille tallrike organiske forbindelser kjent i naturen, men også tidligere ukjente forbindelser med nye og verdifulle egenskaper. Et særlig stort oppsving tok den syntetiske organiske kjemi i siste halvdel av 1800-tallet med fargestoffkjemien. Utviklingen begynte 1856 ved at W. H. Perkins (1838-1907) fremstilte det første anilinfargestoffet mauvein , noe som initierte fremstilling av en rekke verdifulle organiske fargestoffer (se fargestoffer og tjærefargestoffer). Slike synteser førte, særlig i Tyskland, til etablering av en blomstrende fargestoffindustri. Dette fikk stor betydning for utviklingen av andre kjemiske industrigrener, ikke minst den farmasøytisk-kjemiske industri.
Utviklingen av den organiske kjemi foregikk uten særlig anvendelse av matematiske og fysiske metoder. Først på 1900-tallet har man fått en dypere forståelse av den kjemiske binding i organiske forbindelser, takket være nye fysiske hjelpemidler som røntgendiffraksjon, elektrondiffraksjon, spektroskopi, magnetiske metoder m.m.
Fysikalsk kjemiI de første tiår av 1800-tallet begynte kjemikerne for alvor å beskjeftige seg med elektrolytiske og katalytiske fenomener og med affinitetsproblemer.
Studiet av elektrolytiske fenomener tok til med A. Voltas (1745-1827) oppfinnelse av den elektriske «søyle» 1800. Denne oppfinnelsen ble straks anvendt av W. Nicholson (1753-1815) og A. Carlisle (1768-1840) til å studere elektrolyse av vann og forskjellige saltløsninger. Deres forsøk viste at elektrolysen førte til frigjøring av hydrogen ved den ene elektroden og oksygen ved den andre. I 1803 utførte Berzelius og W. Hisinger (1760-1852) lignende forsøk. De fant at saltene ble spaltet slik at basekomponenten ble dannet ved den negative elektroden og syrekomponenten ved den positive. Syre- og basekomponenten måtte derfor åpenbart være motsatt ladede. De kvantitative sider ved elektrolysen ble studert av M. Faraday (1791-1867) og førte 1832-33 til oppdagelsen av de elektrolytiske lover som er oppkalt etter ham.
Katalytisk virkning ble belyst av C. B. Désormes (1777-1862) og N. Clément (1771-1841) i en teori om hvordan nitrogenoksider virker ved svovelsyrefremstillingen etter blykammermetoden. I 1823 oppdaget J. W. Döbereiner (1780-1849) forbrenning av hydrogen i nærvær av fint fordelt platina som katalysator, og i 1831 tok P. Philipps ut et patent på fremstilling av rykende svovelsyre (svoveltrioksid) ved å lede svoveldioksid og luft over oppvarmet, fint fordelt platina (kontaktmetoden). Tekniske aspekter ved prosessen ble angitt av C. Winkler 1875, og metoden ble 1890 tatt i bruk av Badische Anilin- und Sodafabrik. W. Ostwald (1853-1932) definerte 1894 en katalysator som et stoff som kan påskynde en reaksjonshastighet uten selv å bli varig forandret.
For den industrielle utvikling har de katalytiske prosesser spilt en avgjørende rolle. Eksempler: fettherdning med nikkel som katalysator 1897, katalytisk forbrenning av ammoniakk til nitrogendioksid (et ledd i salpetersyreproduksjonen) med platina som katalysator, syntetisk fremstilling av ammoniakk etter Haber-Bosch-metoden.
Uttrykket affinitet var allerede tatt i bruk av alkymistene for å betegne stoffenes «kjærlighet og hat» til hverandre. H. Boerhaave (1668-1738) brukte betegnelsen for å uttrykke stoffenes evne til å reagere med hverandre, og som et uttrykk for de krefter som holdt kjemiske forbindelser sammen. A. W. Williamson (1824-1904) pekte på at to reaksjoner som forløper med samme hastighet i motsatt retning, måtte føre til en dynamisk likevekt. Sin endelige matematiske form fikk teoriene om den kjemiske likevekt ved C. M. Guldbergs (1836-1902) og P. Waages (1833-1900) massevirkningslov 1864.
Et annet utgangspunkt for studiet av affinitet fikk man i de energiomsetninger som ledsager kjemiske reaksjoner. De første som beskjeftiget seg med varmeomsetningen ved kjemiske reaksjoner, var Lavoisier, som i 1783, sammen med matematikeren P. S. Laplace (1749-1827), utførte kalorimetriske målinger av de varmemengder som er forbundet med forbrenningsreaksjoner og med åndedrettet. Undersøkelsene viste at det kreves like mye varme for å spalte en forbindelse i grunnstoffer som det frigjøres når forbindelsen dannes ut fra grunnstoffer. Dette la grunnlaget for den senere termokjemi, som begynte med at G. H. Hess (1802-50) 1840 formulerte «loven om de konstante varmesummer». Loven sier at varmemengden som utvikles ved en kjemisk reaksjon, er uavhengig av om reaksjonen utføres direkte eller over flere mellomtrinn. Ved hjelp av loven ble et stort antall reaksjonsvarmer bestemt av J. Thomsen (1826-1909) og M. Berthelot. Begge mente at den frigjorte reaksjonsvarme var et kvantitativt mål for affiniteten. Denne oppfatningen måtte modifiseres allerede 1884, da van't Hoff viste at det var det maksimale ytre arbeid som reaksjonen kan levere når den utføres reversibelt og isotermt, som er et mål for den kjemiske affinitet.
Av vesentlig betydning for en nærmere forståelse av vandige løsningers egenskaper var det at van't Hoff 1886 fant at fortynnede løsningers osmotiske trykk fulgte de samme lover som trykket av en ideal gass. Dette stemte for løsninger av organiske stoffer, f.eks. sukker, men ikke for vandige løsninger av syrer, baser og salter. Sistnevnte løsninger hadde et høyere osmotisk trykk enn det man skulle vente, og forholdt seg derfor som om de var mer konsentrerte enn de i virkeligheten var. Disse iakttagelser fikk sin forklaring ved S. Arrhenius' (1859-1927) elektrolytiske dissosiasjonsteori fra 1887. Det essensielle i denne teorien er at en elektrolytt spontant, som en del av selve løsningsprosessen, dissosierer i motsatt ladede ioner når den løses i vann. Dissosiasjonsteorien gav videre forklaring på elektrisk konduktans av elektrolytter, såvel på forskjellen i styrken av ulike syrer og baser. Dette førte i sin tur til en ny definisjon av syre-basebegrepet, og Arrhenius' antagelse om at de svake elektrolytter bare var delvis dissosiert i vandig løsning, gjorde det mulig å anvende massevirkningsloven på slike løsninger. Dissosiasjonsteorien fikk stor betydning for den fortsatte utvikling av kjemien, og det er få teorier som har vist seg mer fruktbare enn denne.
Visse modifikasjoner er imidlertid kommet til etter hvert. Vi vet f.eks. nå at ionene ikke alltid oppstår når elektrolytten løses i vann, men at de i de fleste salter, f.eks. natriumklorid, ligger ferdig på forhånd i krystallene.
Industriell utviklingNær tilknyttet utviklingen av den vitenskapelige kjemi skjedde en sterk utvikling av den industrielle kjemi. Noen viktige epoker er gitt i tabell. Omkring 1900 var kjemi etablert som egen vitenskap og det ble gitt undervisning i kjemi både ved universiteter og tekniske høyskoler.
TIDEN ETTER 1900De viktigste oppdagelser på 1900-tallet er radioaktivitet, metoder til å bestemme atomers, molekylers og faste stoffers struktur, utvikling av metoder til bestemmelse av kjemisk binding. Fremstilling av polymerer, vitaminer, hormoner, enzymer og andre biologiske makromolekylære stoffer, samt nye metoder av preparativ, analytisk eller målende art.
Radioaktivitet ble oppdaget av Alexandre Edmond Becquerel, som i 1896 under studiet av fluorescens og fosforescens fra uransalter fant at disse avgav stråling som svertet en fotografisk film uten på forhånd å være blitt belyst. I 1903 foreslo Ernest Rutherford og Frederick Soddy at radioaktivitet skyldes spontan spaltning av atomkjerner slik at det blir dannet en eller flere andre atomkjerner dvs radioaktive grunnstoffer går over til andre grunnstoffer. De fant også at atomer med samme ladning kunne ha forskjellig masse. Slike atomer kalte de isotoper.
I 1911 fant Rutherford at et atom består av en liten kompakt kjerne med elektronene roterende omkring som planetene rundt Solen. Men en slik modell ville ikke være stabil. Niels Bohr foreslo et par år senere en atommodell hvor elektronene beveget seg i bestemte baner og når atomet vekselvirket med elektromagnetisk stråling kunne elektronet hoppe fra en bane til en annen når strålingen hadde bestemte frekvenser. Denne modellen har senere blitt utviklet videre av Erwin Schrödinger og andre og gjelder fortsatt i dag. Denne atommodellen gir en teoretisk forklaring på grunnstoffenes periodesystem.
Bestemmelse av faste stoffers krystallstruktur ble muliggjort ved at Max Felix Theodor Laue i 1912 oppdaget at røntgenstråler avbøyes i en krystall på lignende måte som lys i et optisk gitter.
Den første fremkalte atomomvandling ble utført av Ernest Rutherford i 1919 da han beskjøt nitrogenatomer med alfapartikler og viste at dette førte til dannelse av oksygenatomer og utsendelse av protoner fra nitrogenkjernen. Viktige hendelser var videre oppdagelsen av nøytronet 1932 av James Chadwick og kunstig radioaktivitet i 1934 av Irène Joliot-Curie og Jean Frédéric Joliot. I 1937 fant den første fremstilling av et grunnstoff (technetium) sted, og etter 1940 er et stadig stigende antall transuraner fremstilt. I 1939 påviste Otto Hahn og Fritz Strassmann (1902-80) at uran ved beskytning med nøytroner spaltes i to middels tunge fragmenter (fisjon), noe som førte til konstruksjon av den første atomreaktor 1942 ved Enrico Fermi og den første atombombe 1945.
Det som særpreger utviklingen i kjemi i de siste femti år er innføring av datamaskiner. De har gjørt det mulig å bestemme strukturen av komplekse molekyler av biologisk interesse. Det startet med Linus Carl Paulings modell av strukturen av proteiner, James Dewey Watson og Francis Harry Compton Cricks modell av DNA – arvestoff, og har kulminert med bestemmelsen av strukturen av ribosom (SML-artikkel) som ble belønnet med Nobelprisen i kjemi for 2009.