化学学科方法论的独特性
（一）化学从微观层次认识宏观事物
整个物质世界可分为微观、宏观、宇观三个基本层次，化学是在宏观和微观层次，并将二者结合，从而认识物质及其变化的科学。“物质的性质体现在宏观变化上，物质的组成、结构等微观理论则是理解性质、把握变化本质的依据”。[6]关于物质是由许多微小的、单个的粒子组成的论说，早在远古时代自然哲学家们就已经提出。公元前，德谟克里特（Democritus ）就提出“原子”概念，认为我们周围的整个世界是由在无限空间中永远运动着的原子的结合和分解形成的。
17世纪，波义耳（Robert Boyle）和勒梅里（Lemery）指出，与各种不同的化学现象相适应，原子具有各种不同的形状，根据这些形状能够深入解释微粒作用的机理。1803年，道尔顿（John Dalton）提出了科学原子论，把元素和原子联系起来，使原子具有不同种类，并赋予不同种类原子相对重量，主张用原子的化合与化分来说明各种化学现象和各种化学定律间的内在联系。道尔顿将原子理论建立在牢固的科学实验基础之上，使原子理论真正成为一门科学，使化学从纯属描述宏观自然现象的阶段进入认识物质及其变化的微观本质的新时代。
可以看出，不论是在古代，还是近代、现代，人们对物质及其变化的认识和理解始终是基于对微观粒子的猜测、假设和推断而完成的。换言之，只有通过对微观粒子运动变化的认识，人们才能从根本上解释和说明宏观物质及其变化。从微观层次认识宏观物质及其变化是化学学科区别于其他学科的本质特征。
（二）化学学科研究具有经验性特征(https://www.daowen.com)
化学科学研究以大量的经验事实为基础。虽然科学理论及其计算方式已经高度发达，很多化学反应及现象可以通过理论方法预测，但由于化学研究对象本身以及化学反应进程的复杂性，其结果往往可能与理论存在一定偏差，或者存在多种可能性结果，因此，化学学科中的很多问题依然不能脱离经验的判断和解释。某一化学现象可能由众多的因素共同决定，对其进行研究就需要通过大量的经验事实对现象背后的原因加以分析总结，从而形成系统，构成理论。例如，化学元素周期律就是以众多元素的化学及物理性质为经验材料，根据其相似性特征和内在联系而总结形成的化学理论，还有其他很多化学概念、定律及假说也是通过经验归纳的方法得到的。我们并不能因为化学学科的经验性特征就否定化学学科的科学性，而认定化学是一门经验性学科，二者是完全不同的概念。应用数学和物理的理论方法研究化学问题不置可否，但化学学科本身的实验研究方法和经验推理方法并不能因此就被否定，只有理论的方法和实践的方法相互结合，才能完整详尽地描述物质的复杂化学运动形式。
化学科学研究的经验性特征决定了化学是一门以科学实验为基本手段的学科。任何一门自然学科都是以科学实验为基础的，而化学是其中实验性较强的学科之一。化学总是非常强烈地依赖使用其特殊的实验技术手段进行科学研究。“化学实验之所以能与其他学科的科学实验相区别，其内在根据完全在于化学研究对象的自身特性。人类认识自然界物质，从大的方面来考察，无非是从两个方面来把握：一是以物质自身相对不变而考察其在时空中的运动及状态的变化，二是考察物质自身特性的变化。化学主要研究的是后者。化学要从物质自身特性的变化中了解物质的组成、结构和性能，又从物质的组成、结构和性能的分析中进一步把握物质自身特性的变化。”[7]理论推理和实践推理对于化学及其他学科都具有重要且不可取代的作用，在不同的情况下，二者发挥着不同的功能。理论推理是研究的普遍前提，是研究的基础。而实践推理可以弥补理论推理的不足，它能够解决普遍性理论无法解释的特殊性和偶然性问题，还能够为理论推理提供更丰富、具体、翔实的细节和证据。对于化学而言，许多问题更需要实践推理的支持，因为化学问题同医学、生物学和法律中的问题一样，涉及一个更为广泛的环境系统及其内部因素之间复杂的相互影响，因此实践推理比理论推理往往更为有效。
实践推理是化学实践的一个重要组成部分，人们应根据其自身的优点来理解和欣赏，而不是把它看作是化学作为一门科学的不成熟和低等的象征。例如，化学中的溶液及其相关问题涉及热力学、动力学等原理，但由于其涉及众多外部环境和内部结构等因素的影响，许多具体的特殊性问题仍然需要实践经验的支持。再如，复杂有机分子的反应或合成问题对于反应的理论推理和预设只是其起始的基础环节，从理论假设到实验合成再到投入生产的过程，涉及取代基效应、溶剂效应等不确定理论因素的干扰，还涉及反应条件、步骤和安全性等操作性问题，最后还要考虑成本、效益等实际问题。因此，化学哲学也是一种行动哲学。
（三）化学学科具有一套独特的表征系统
化学学科的表征系统包括两个方面，即符号表征和图形表征，二者分别指通过符号语言和图形语言表征化学学科观念。首先，符号表征是化学学科得以有效进行的基本表征方式。化学的符号语言是一个特殊的语言系统，包括化学元素符号、反应方程式、结构式、分子模型、图标等的符号表达。其中，化学元素符号是最基本的语言，它是对具体化学客体的反映。“化学元素符号是化学符号语言的最基本单元。它以简明、一义、约定的形式标志着具体的化学研究对象，是科学抽象的元素概念的形式表达。”[8]用化学元素符号代表原子，再用数字表示原子的数目，还可以用一些特殊的符号表示物质的某些属性。使用元素符号表达化学方程式，可以简洁地表示化学反应的原理及结果，以及化学基本定律等。也就是说，元素符号构成了以化学式及反应方程式为主的技术语言的基本语言符号，是所有化学理论和活动的基本，没有化学元素符号的化学方程式是不可想象的。可以认为，化学的符号语言是化学学科的基本语言，是无可替代的基本工具，即化学不仅依赖文字，还依赖符号语言。其次，化学学科的图形表征具有与生物、物理等学科不同的特征。生物的图形表征是象形的，是对微观实体的简化性表征，例如细胞的结构、DNA结构。物理的图形表征更多的是用简洁线条对概念和原理的表征，如力的作用方向、电子和磁场的运动方向等。相比之下，化学的图形表征大多是对微观实体或理论的抽象性表征，即对难以观测的物质结构或现象，根据其性质及外在表现，基于一定的理论假设而想象、抽象出来的表征，例如原子结构、分子结构模型（涉及化学键）、电子云等，还有如有机化学中的图形语言，以更形象的方式表征了物质的内在结构及其与特性的关系。化学学科对理论的抽象图形表征能够支撑人们对物质及其运动规律的解释，并使人们以一种简洁、形象而准确的方式就化学问题进行交流。因此，与其他学科的图形表征比较而言，化学学科的图形表征需要更高的抽象思维和想象能力。