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美国大学化学专业通常会开设在文理学院中，拥有四大传统研究领域，分别为分析化学、无机化学、有机化学和物理化学，致力于培养学生成为能够在企业或学术领域进行独立研究的专业人才。随着社会和经济的发展，化学所研究的内容也呈现扩大化的趋势，即从单一的化学领域趋向与其他学科交叉综合，而不仅仅局限于以往的传统研究方向。
有机化学研究碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的化合物的合成途径和方法、机构和物理性质。有机合成和新反应途径的开发，对于药物，天然物，生物和材料高分子的开发，都是极为重要的一环，对于化学工业有极大的影响。无机化学有机化合物以外元素的化学领域，研究化合物的合成途径和方法，机构和物理性质，最常见的分子体系为金属化合物。有机和无机化学领域常有交叠，密不可分。
物理化学是从物理角度分析化学原理的化学学科，也是近代化学的原理根基。物理化学家关注于分子如何形成结构、动态变化、分子光谱的根本原理，以及平衡态等基本问题，涉及热力学、量子力学、统计力学等重要物理领域。分析化学是化学家最基础的训练之一，开发分析物质成分、结构与量的方法，使化学物质成分得以定性或定量，化学物质结构得以确定。从分析手段分，分析化学又可分为化学分析和仪器分析。
