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Si bien tanto la física como la química tratan sobre la materia y su interacción con la energía, las dos disciplinas poseen enfoques diferentes. En la física es común abstraerse del tipo específico de materia, y concentrase en las propiedades comunes muchos materiales diferentes. En óptica, por ejemplo, los materiales están caracterizados por su índice de refracción, y los materiales con el mismo índice de refracción tendrán propiedades idénticas. Mientras que la química, se enfoca en que compuestos se encuentran presentes en una muestra, y explora como una modificación de la estructura de las moléculas afectará su reactividad y sus propiedades físicas.
Las dos ciencias se diferencian en cuanto al rol que desempeña la teoría en la disciplina. La física se puede dividir en experimental y física teórica. Históricamente, la física teórica ha predicho de manera correcta fenómenos que se encontraban más allá de la base experimental de su época, y que pudieron ser comprobados una vez que los métodos experimentales progresaron. En la química, históricamente el rol de la teoría ha sido retrospectivo, resumiendo datos experimentales y prediciendo el resultado de experimentos similares. Sin embargo, con la cada vez mayor capacidad de los métodos computacionales en la química, ha sido posible predecir si un compuesto hipotético es estable o no antes de que se disponga de datos experimentales.
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