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화학이 과학으로서 인정받게 된 것은 16세기였지만, 화학의 주요문제는 이미 원시시대부터 관심의 대상이었다. 초기의 인간들은 물질의 변화에 주목하여 물질의 자연적 변화 속에서 자신들의 이익에 이바지하는 바가 있음을 알았다. 불의 발견에 이어 사람들은 의도적으로 이러한 변화를 가져오는 도구를 연구했다. 또한 원시시대에도 금속의 이용은 매우 중요해 구리·청동·철기의 각 시대에 야금기술이 발전했으며, 이집트 및 메소포타미아 고대문명에서는 이미 고도의 실용화학이 존재했었다. 물론 그들의 기술은 화학적인 것으로 볼 수 없다. 그들은 금속·염료·향료·약품을 다루는 노동자에 불과했으며, 사원에서 일하기도 했고, 가난한 서민들을 위해 값싼 모조품이나 숙녀나 귀족을 위해 사치스런 물건을 만들었다. 제조방법은 대부분 상업상의 비밀로 다루어져 대대로 전수되었으며 향료의 제조기술과 금·은 등 여러 금속의 분석기술을 알 수 있는 기록이 보존되어 있다. 고고학상의 발굴물 가운데 발견되는 장치의 일부분이나 유적에서 발굴된 화학물질의 분석결과를 종합해보면, 고대인이 이용한 많은 기술이 밝혀진다. 그들이 사용한 증류·온침(溫浸)·추출법 중에는 나중에 연금술사나 화학자들이 자신들의 방법이나 착상을 발전시키는 토대가 된 것이 많다.

이들 고대문명에서 화학은 본래 실용적인 것이었지만, 자연현상에 대한 이론적인 설명은 대부분 신화적·마술적 성격을 띠고 있었다. 그러나 그 개념 중 어떤 것은 후세의 보다 합리적인 사상가들에게 큰 영향을 주었다. 그리스의 사상가들은 세계는 남과 여, 온(溫)과 냉(冷), 습(濕)과 건(乾) 등의 많은 대립물로 성립된다는 메소포타미아인의 사상을 계승했다. 즉 태양·달·별 등 커다란 세계의 사상(事象)인 대우주는 소우주, 즉 작은 인간세계의 사상과 유사하다는 생각도 중요한 것이었다. 이 생각은 원래 점성술에서 나온 것인데, 많은 그리스 사상가들의 생물학적 편향과 잘 맞아 여러 화학적 사실을 설명하는 데 중요한 요소가 되었다.